第七章能量及能量守恒定律学案.doc

第七章第一节能量学习目标1. 能量守恒的含义。2. 动能，势能的定义。自主学习1.一个物体如果具备了 的本领，我们就说这个物体具有能量。2.能量与物体的某一状态相对应，是 量。3.能量守恒与转化规律：能量只能从一种形式 成另一种形式，或从一个物体 到另一个物体，但能的 保持 。4.动能：物体由于 而具有的能量。5.势能：相互作用的物体凭借其 而具有的能量。当堂达标1.电动车匀速爬坡的过程中动能 ，势能 。2.苹果下落过程中势能 ，动能 。3.人用脚将足球踢出去时，人体内一部分化学能转化为足球的 能，此时能的转化是通过 过程实现的。4.下面现象中，机械能转化为内能的是（ ）A.砖木取火 B.冬天晒太阳感到暖和C.冬天喝热水感到暖和 D.摩擦生热5.电钻在工作过程中是 能转化成 和 。6.荡秋千是从最高点到最低处的过程中 能转化为 能。第二节功学习目标1. 掌握做功的两个要素，功的定义，公式及单位。2. 区分正负功。自主学习1.一个物体受到力的作用，并在 上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。2.功的两个要素： 和 。3.公式：W= （力对物体所做的功，等于 的大小， 的大小，力与位移夹角的 这三者的乘积。4.单位： 简称 ，符号 。5.正功和负功（为F方向与位移方向的夹角）（1）当=900时F 做功。（即F方向与位移方向 时，力不做功）（2）当900时F做 功。（3）当900时力F对物体做 功。（注意：某力对物体做负功，往往说成“ ”，取绝对值）。6.求总功：（1）几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的 。（2）也就是求这几个力的 力对物体所做的功。课堂达标1.一人在水平路面上提着重5N的袋子匀速前行了1Km，则人对袋子做了 J的功。2.某同学提着一个200N的箱子匀速走下飞机的舷梯，舷梯高4.2m，水平距离为4.6m，该同学对箱子做了 J的功。3.某人用400N的力在水平面上拉车走了10m，若拉力与水平面夹角为600，则拉力对车做的功为 J.4.物体在两个相互垂直的力作用下运动，力F1对物体做功6J，物体克服力F2做功8J，则合力对物体做功为 。作业：1.用起重机把质量为2.0104N的物体匀速的提高了5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？这些力做的总功是多少？2.一个质量m=150kg的雪橇，受到与水平方向成=370角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离L=5m。雪橇与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求力对雪橇做的总功。【能力训练】1关于人对物体做功，下列说法中正确的是 ( ) A力越大，位移越大，做的功就越多。 B功的大小是由力的大小和位移的大小决定的 C力很大，位移很大，这个力所做功可能等于零 D合力对物体所做的功，并不等于各分力所做功之和 2下列关于功的叙述中，正确的是 ( ) A力是矢量，所以功也是矢量 B力和位移是矢量，功也是矢量 C因为功有正功和负功的区别，所以功是矢量 D因为功没有方向性，所以功是标量 3一个质量m2kg的物体，受到与水平方向成37角斜向下方的推力F110N的作用，在水平地面上移动的距离s2m，如图7-1-1所示物体与地面间的滑动摩擦力为它们间弹力的02，求： (1)推力F1对物体所做的功； (2)摩擦力f对物体所做的功； (3)外力对物体所做的总功第三节功率学习目标1. 掌握功率的物理意义，定义式及单位.2. 掌握导出公式P=Fv。3. 根据两个公式解决简单问题。自主学习1.物理意义：功率是描述做功 快慢的物理量。2.定义： 与完成这些功所用 的 叫做功率。3公式： ，导出式 4单位： ，简称 ，符号是 1KW 。5、汽车发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v的关系为 ，要增大牵引力就必须 速度。当堂练习：1.关于功率概念，下列说法中正确的是A力对物体做的功越多，力做功的功率越大 B功率是描述物体做功快慢的物理量C从公式P=Fv可知道汽车的发动机功率一定时，牵引力与运动速度成反比D物体做功所发生的位移越大，功率越大。2.A、B两物体质量分别为m和2m，A静止于光滑水平面上，B静止于粗糙水平面上，用相同水平力分别推A和B，使它们前进相同位移，下面说法正确的是( )A.两次推力做功一样多B.第二次推力做功多一些C.两次推力做功的功率一样大D.第一次推力做功的功率小一些3关于摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是A滑动摩擦力总是做负功B滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功C静摩擦力对物体一定做负功D静摩擦力对物体总是做正功4.物体所受到的合外力为一恒力，由静止开始运动，该力的作用时间越长，则( )A.物体的瞬时速度越大 B.物体的瞬时加速度越大C.在单位时间内对物体所做的功越多D.该力的瞬时功率越大5.质量为5kg的小车在光滑的水平面上做匀加速直线运动.若它在2s内从静止开始速度增加到4ms，则在这一段时间里外力对小车做功的平均功率是()A.40WB.20WC.10WD.5W6.质量为5t的汽车，在水平路面上以加速度a = 2m/s2起动，所受阻力为1.0103N，汽车起动后第1秒末的即时功率是A2kW B22kWC1.1kWD20kW7.从距地面相同高度处，水平抛出两个质量相同的球A和B，抛出A球的初速为V0，抛出B球的初速为2V0，则两球运动到落地的过程中A重力的平均功率相同，落地时重力的即时功率相同B重力的平均功率相同，落地时重力的即时功率不同C重力的平均功率不同，落地时重力的即时功率相同D重力的平均功率不同，落地时重力的即时功率不同8.一辆汽车的额定功率为7.35104W，当它以36km/h的速度行驶时，它的牵引力可能是A104N B103N C7.35104N D7.35103N9质量为103kg的汽车额定功率为10kW，所受阻力恒为车重的0.1倍，若汽车保持恒定的功率运动，则汽车运动的最大速度的多少？10.一个质量给3kg的物体，静止在水平面上，物体与水平面的动摩擦因数0.2，现给物块施加一个大小为15N，方向水平向右的力F，并持续作用6s，求（1）物块由静止开始，6s内力F所做的功。（2）6s末拉力F的功率四节重力势能【学习目标】1学会表述重力势能的概念并用重力势能的定义式进行计算2分析知道重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关，知道重力势能的相对性3用所学功的概念推导重力做功与路径的关系【自主学习】1、重力的功因素： 的大小和下落的 大小与物体的 无关2、重力势能物体的重力势能等于它所受的 和所处 的乘积表达式： 3、重力势能的相对性（1）重力势能与 的选取有关但重力势能的 与参考平面的选取无关（2）势能是 所共有的（3）重力做功与重力势能的关系：重力做正功，重力势能 重力做负功，重力势能 。【当堂训练】1当重力做负功时 ( )A.重力势能一定增加 B重力势能一定减少C物体速度可能增大 D物体速度可能减小2当重力对物体做正功时，物体的 ( )A. 重力势能一定减少，动能一定增加 B重力势能一定增加，动能一定减少C重力势能一定减少，动能不一定增D重力势能不一定减少，动能也不一定增加3下列关于重力势能的说法，正确的是 ( )A重力势能只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关B重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关C重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负D重力势能的变化量等于重力对物体做的功4.关于重力势能的几种理解，正确的是 ( )A重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功B放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零C在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等D相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能【能力训练】5质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力的作用，下落的加速度为4g5，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是 ( ) A物体重力做的功为mgh B物体的动能增加了mgh C，物体重力势能减少了mgh D物体克服阻力所做的功为mgh56在水平面上竖直放置一轻质弹簧，有一个物体在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧直至速度减为零时 ( ) A物体的重力势能最大 B物体的动能最大 C弹簧的弹性势能最大 D弹簧的弹性势能最小7质量是50kg的人沿着长150 m、倾角为30的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力势能增加了多少?(g取10ms2)8在排球比赛中，某运动员用400 N的力把质量为270 g的排球从28 m的高度扣向对方的场地内在球被扣到落地的过程中，排球的重力势能变化了多少?(g取10ms2)【拓展探究】9质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放，落在地面沙子后出现一个深为h的坑，如图7-6-2所示，在此过程中 ( ) A重力对物体做功 mgH B物体重力势能减少 mg(H+h) C合力对物体做的总功为零 D地面对物体的平均阻力为 mgHh7.5 探究弹性势能的表达式【学习目标】1弹性势能的表达式与哪些因素有关体会计算拉力做功的方法2通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法理解弹性势能的概念及意义，学习计算变力做功的思想方法，培养学生探究知识的欲望和学习兴趣，体味弹性势能在生活中的意义，提高在生活中应用物理知识的意识【自主学习】（一）、弹性势能 1、定义：发生 的物体各部分之间，由于 的相互作用而具有的势能2、性质：弹性势能是 量、状态量。 （二）、弹性势能的表达式Ep=1/2kl2，和重力势能进行比较注意：弹性势能Ep的大小与弹簧的伸长量或者压缩量l的大小有关，对于同一根弹簧，弹簧的伸长量或者压缩量l ，弹性势能EP 。 弹性势能与弹力做功的联系：弹力做的功等于弹簧的弹性势能的减小。 【针对训练】1关于弹性势能，下列说法中正确的是（ ）A任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变B拉伸或压缩弹簧时，弹簧弹力方向不一样，所以弹性势能的方向不一样C弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关D弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 2下列说法正确的是 ( ) A发生弹性形变的物体所具有的能，叫弹性势能B外界克服弹力做功，则弹性势能增加 C外界克服弹力做功，则弹性势能减少 D外力克服弹力做的功，总与弹簧的弹性势能增加量相等3、在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面的猜想有一定道理的是（ ）A重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关。B重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的拉伸（或压缩）有关。C重力势能与物体所受重力大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧拉伸（或压缩）时弹力大小有关。D重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关。4、下列结论正确的是（ ）A弹簧的弹力与弹簧的长度成正比B弹簧的弹力总是同弹簧的伸长量成正比。C弹簧的弹力总是同弹簧被压缩的长度成正比。D在弹性限度内，弹簧产生的弹力与弹簧的形变量成正比。5、有一轻质弹簧竖直放置在水平地面上，它的正上方有一金属块从高处自由下落，从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中（ ）A重力先做正功，后做负功。B弹力没有做正功C金属块的动能最大时，弹力与重力相平衡。D金属块的动能为零时，弹簧的弹性势能最大。【能力训练】6如图7-11-1所示，用一根弹簧做实验图a指出弹簧原长l080cm；在图b中弹簧的伸长量l cm；在图c中弹簧伸长量l cm，物体重G2 N实验时，不能在弹簧下面无限制地加砝码，这是因为 。 【拓展探究】7一个弹簧秤，由于原弹簧损坏，而更换新弹簧，因此，不能直接在原来准确的均匀刻度上读数，经测试，不挂重物时，示数为2 N，挂100 N的重物时，示数为92N(仍在弹性限度内)那么，当读数为38N时，所挂重物的实际重力大小是多少？7.6 实验：探究功与速度变化的关系【学习目标】通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系学会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度并学会利用物理图象探究功与物体速度变化的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。【自主学习】实验目标 探究功与速度变化的关系仪器及器材 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器(带纸带、复写纸等)、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板注意事项： 1橡皮筋的选择2平衡摩擦力3误差分析 4橡皮筋的条数5实验装置的选取【针对训练】1、 本节是一个探究性实验，探究的目的是（ ）A探究力与物体运动速度的关系B探究力与物体运动加速度的关系C探究力对物体做的功与物体速度变化的关系2、在探究功与物体速度变化关系实验中，小车在运动中会受到阻力作用. 这样，小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差.我们在实验中想到的办法是，使木板略为倾斜，对木板的倾斜程度，下面说法正确的是（ ）A木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格要求B如果小车在倾斜的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度符合要求C木板的倾斜角度在理论上应满足下面要求：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力D其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的3、关于探究功与速度变化的关系的实验，下列叙述正确的是（ ）A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值。B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C放小车的长木板应尽量保持其水平D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出4、为了计算由于橡皮筋做功而是小车获得的速度，在某次实验中，某同学得到了如图所示的一条纸带，这条纸带上的点两端较密，中间较疏，出现这种情况的原因可能为（ ）A电源的频率不稳定B木板倾斜程度太大C没有使木板倾斜或倾斜角太小D小车受到的阻力较大7.7动能定理【学习目标】1、知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算。2、掌握动能定理推导过程，理解动能定理的物理意义。自主学习动能：1、定义式：_ _，文字表达：动能等于物体_ _与物体_ _的二次方的乘积的_。2、单位： _ _;动能定理1、内容： 2、表达式：_ _【针对训练】1、运动员用200N的力踢足球，把质量是0.4kg的球以60m/s的初速度踢出50m远，那么运动员对球所做的功是多少？2、下列关于运动物体所受的合力、合力的功、运动物体动能的变化的说法，正确的是( ) A、运动物体所受的合力不为零，合力必做功，物体的动能一定要变化 B、运动物体所受的合力为零，则物体的动能一定不变 C、运动物体的动能保持不变，则该物体所受合力一定为零 D、运动物体所受合力不为零，则该物体一定做变速运动3、如图，一物体质量为m从倾角为长为L的光滑斜面顶端滑下，问物体到达斜面底端的速度为多少？4、质量为0.5kg的物体，原来以速度为2m/s做匀速运动，受到一个与运动方向相同的4N的力的作用，发生的位移为2m，物体的末动能是多大？ 5、如果一个小孩拉弓所做的功是250J，箭的质量是0.2kg，那么放开弓弦后，箭射出时的动能是多大的？箭的速度是多大？6以l0ms的初速度运动的石块，在水平冰面上滑行100m后停下，若g取10ms2，则冰面与石块之间的动摩擦因数是多少?课后作业1、一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提高1m，这时物体的速度是2m/s，求：(1)物体克服重力做功.(2)合外力对物体做功.(3)手对物体做功.2、一个人站在距地面高h = 15m处，将一个质量为m = 100g的石块以v0 = 10m/s的速度斜向上抛出.(1)若不计空气阻力，求石块落地时的速度v.(2)若石块落地时速度的大小为vt = 19m/s，求石块克服空气阻力做的功W.3（1）运动员踢球的平均作用力为200N，把一个静止的质量为1kg的球以10m/s的速度踢出，在水平面上运动60m后停下. 求运动员对球做的功？（2）如果运动员踢球时球以10m/s迎面飞来，踢出速度仍为10m/s，则运动员对球做功为多少？4、在距离地面高为H处，将质量为m的小钢球以初速度v0竖直下抛，落地后，小钢球陷入泥土中的深度为h求：(1)求钢球落地时的速度大小v.(2)泥土对小钢球的阻力是恒力还是变力?(3)求泥土阻力对小钢球所做的功.(4)求泥土对小钢球的平均阻力大小.7.8机械能守恒定律【学习目标】 1.知道机械能的各种形式能够分析动能与势能(包括弹性势能)之间的相互转化问题。 2.能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。 3.会据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题 4.从能量转化的角度理解机械能守恒的条件。 【自主学习】1.动能定理的内容： 2.机械能守恒定律的条件： 机械能守恒定律的表达式1： 变形1：在只有重力或弹簧弹力做功时，系统动能的增加等于 。变形2：在满足条件的情况下，若系统由两个物体组成，则物体A增加的机械能等于物体B 。【针对训练】1.分析下列实例中机械能是否守恒：光滑水平面上运动的小球去压缩弹簧直至弹簧被压缩到最短的过程姚明投出的篮球在空中的运动过程（空气阻力不计）拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落2.把一个小球用缰绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为，小球运动到最低位置时的速度是多大？【课堂训练】1、物体在平衡力作用下的运动中，物体的机械能、动能、重力势能有可能发生的是A、机械能不变动能不变 B 动能不变重力势能可变化 C、动能不变重力势能一定变化 D 若重力势能变化则机械能变化2、质量为m的小球从桌面上竖直抛出，桌面离地高为h小球能到达的离地面高度为H，若以桌面为零势能参考平面，不计空气气阻力 则小球落地时的机械能为 A、mgH Bmgh C .mg（Hh） D. mg（H-h）3.质量为的物体，在距地面高处以g/3的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是（ ）A. 物体重力势能减少 B. 物体的动能增加 C. 物体的机械能减少 D. 重力做功 4.将物体由地面竖直上抛，不计空气阻力，物体能够达到的最大高度为H，当物体在上升过程中某一点，动能是重力势能的2倍，则这一点的高度为（ ）A2H/3 BH/2 CH/3 DH/4ABC5、如图，一小球自A点由静止自由下落 到B点时与弹簧接触到C点时弹簧被压缩到最短若不计弹簧质量和空气阻力 在小球由ABC的运动过程中A、小球和弹簧总机械能守恒 B、小球的重力势能随时间均匀减少 C、小球在B点时动能最大 D、到C点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 课后作业：1如图29所示，让质量为0.5小球从图中的A位置（细线与竖直方向的夹角为60O）由静止开始自由下摆，正好摆到最低点B位置时细线被拉断，设摆线长l1.6m，悬点O到地面的竖直高度为H6.6m，不计空气阻力，g=10m/s2求：AlO600BCD（1）细线被拉断之前的瞬间对小球的拉力大小;（2）小球落地时的速度大小；（3）落地点D到C的距离。10.如下图所示，位于竖直平面上的1/4圆弧光滑轨道，半径为R，OB沿竖直方向，上端A距地面高度为H，质量为m的小球从A点由静止释放，最后落在地面上C点处，不计空气阻力。求：(1)小球刚运动到B点时，对轨道的压力多大?(2)比值R/H为多少时，小球落地点C与B点水平距离S最远?该水平距离的最大值是多少? 7.9验证机械能守恒定律实验【学习目标】1.理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量。2.知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。3.能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。【自主学习】1.通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。2.瞬时速度： ，计算物体在打下点1、2时的即时速度v1、v2，计算相应的动能的增加值。3.用刻度尺测量纸带从点O到点1、2之间的距离h1、h2，计算出相应减少的重力势能。【针对训练】h3h41、在验证机械能守恒定律的实验中，得到了一条如图所示的纸带，纸带上的点记录了物体在不同时刻的 ，当打点计时器打点4时，物体的动能的表达式为EK= ，物体重力势能减小的表达式为EP= ，实验中是通过比较 来验证机械能守恒定律的（设交流电周期为T）。2、关于验证机械能守恒定律的下列说法中正确的是：A、选用重物时，重的比轻的好；B、选用重物时，体积小的比大的好；C、选定重物后，要称出它的质量；D、重物所受的重力，应选大于它受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力。3、下面列出一些实验步骤A、用天平测出重物和夹子的质量；B、将重物系在夹子上；C、将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子。再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器外；D、打点计时器接在学生电源交流输出端，把输出电压调至6V（电源不接通、交流）；E、打点计时器固定放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上；F、在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据；G、用秒表测出重物下落的时间；H、接通电源待计时器响声稳定后释放纸带；I、切断电源； J、更换纸带，重新进行两次；K、在三条纸带中选出较好的一条；L、进行计算，得出结论，完成实验报告；M、拆下导线，整理器材。以上步骤，不必要的有 ，正确步骤的合理顺序是 。4、在验证机械能守恒定律的实验中，某同学提出需下列器材：铁架台（带夹子）、天平、打点计时器、导线、重物、纸带、一组蓄电池、和秒表，该同学遗漏的器材是 和 ；多余的器材是 。5、在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50赫。查得当地的重力加速度g9.80米/秒2。测得所用的重物的质量为1.00千克。实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作0，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点。经测量知道A、B、C、D各点到0点的距离分别为62.99厘米、70.18厘米、77.76厘米、85.73厘米。根据以上数据，可知重物由0点运动到C点，重力势能的减少量等于_焦，动能的增加量等于_焦(取3位有效数字)。【拓展探究】6、在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如右。其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm)。 这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_ ,应记作_cm。 该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_，而动能的增加量为_，(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示).这样验证的系统