专题二功和能（三）.doc

专题二 功和能（三） 课时 1 授课时间_【教学目标】知识与技能全面理解功与能之间的关系，牢固建立能的观点，能熟练应用能的观点解决力学综合题和力电综合题。过程与方法通过分析一些能量转化与守恒的实例，认识能量转化与守恒思想的高度概括性。情感态度与价值观让能量转化与守恒的思想深入人心，提高对自然界的认识水平。【教学重点、难点】应在熟练掌握基本概念和规律的同时，注重分析综合能力的培养，训练从能量守恒的角度分析问题的思维方法。【复习提纲】功和能量的转换关系的确立为解决力学问题开辟了又一条重要途径，同时，能量的观点也是分析解决电学、热学问题的重要方法.对于功和能的关系，我们应明确以下几点：1.功是能的转化的量度，即“做了多少功，就有多少能量转化”，但功不能量度能。2.能量转化过程中，总能量是守恒的，即： 某种形式的能量减少，一定有其它形式的能量增加，且减少量等于增加量； 某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量等于增加量。3.功与动能、势能、机械能的关系可归纳如下： 合外力做功等于物体动能的变化(动能定理):重力做功等于重力势能的变化: 重力、弹力以外的其他力做功与物体系统的机械能的变化相联系，即其他力做正功，系统的机械能增加，反之，则系统的机械能减少，若其他力做功为零，则系统的机械能守恒。这种关系通常称作“功能原理”。 【前提测评】1、如图，卷扬机的绳索通过定滑轮用力拉位于粗糙面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中，下列说法正确的是.对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和.对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能.对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和解：对木箱做的功应等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力所做的功之和，选项A错D对；因为木箱沿斜面加速向上移动，由得，故对木箱做的功大于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和，选项B错；一个物体克服重力做的功一定等于该物体重力势能的增加，选项C对。答案：CD2、如图所示，在一个粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终停止。在物块的运动过程中，下列表述正确的是：A两个物块的电势能逐渐减少B物块受到的库仑力不做功C两个物块的机械能守恒D. 物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力 解：由于两电荷电性相同，则二者之间的作用力为斥力，因此在远离过程中，电场力做正功，则电势能逐渐减少，A正确；B错误；由于运动过程中，有重力以外的力电场力和摩擦力做功，故机械能不守恒，C错误；在远离过程中开始电场力大于摩擦力，后来电场力小于摩擦力。D错误。答案：A3、如图所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，再在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，A、B发生相对滑动，A、B都向前移动一段距离。在此过程中（ BD ）A外力F做的功等于A和B动能的增量BB对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量CA对的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功D外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和4、在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形的abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中 （ D ）A. 先作匀加速运动，后作匀减速运动B. 先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C. 电势能与机械能之和先增大，后减小D. 电势能先减小，后增大解：由于负电荷受到的电场力是变力，加速度是变化的。所以A错；由等量正电荷的电场分布知道，在两电荷连线的中点O点处的电势最高，所以从b到a，电势是先升高后降低，故B错；由于只有电场力做功，所以只有电势能与动能的相互转化，故电势能与机械能的和守恒，C错；由b到O电场力做正功，电势能减小，由O到d电场力做负功，电势能增加，D对。答案：D5、图示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为。木箱在轨道上端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列选项正确的是 （ BC ） AmM Bm2M C木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度D在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能解：受力分析可知，下滑时加速度为，上滑时加速度为，所以选项C对。设下滑的距离为l，弹簧被压缩至最短时弹性势能为E，由根据能量守恒对下滑过程有，对上滑过程有，由上述两式解得m2M。选项A错B对；在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能，所以D错。答案：BC6、某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示，赛车从起点A出发，沿水平直线轨道运动L后，由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点，并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg，通电后以额定功率P=1.5w工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N，随后在运动中受到的阻力均可不记。图中L=10.00m，R=0.32m，h=1.25m，s=1.50m。问：要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？（取g=10 m/s2 ）解：设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1，由平抛运动的规律得： 解得： 若赛车恰好能越过圆轨道，设在圆轨道最高点的速度为v2，最低点的速度为v3，由牛顿第二定律及机械能守恒定律有： 解得： 比较可知，赛车要完成比赛，在进入圆轨道前的速度最小应该是 设电动机工作时间至少为t，根据动能定理：由此可得 t=2.53s7、如图甲所示，不计电阻的“U”形光滑导体框架水平放置，框架中间区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B1.0T，有一导体杆AC横放在框架上，其质量为m0.10kg，电阻为R4.0。现用细绳栓住导体杆，细绳的一端通过光滑的定滑轮绕在电动机的转轴上，另一端通过光滑的定滑轮与物体D相连，物体D的质量为M0.30kg，电动机的内阻为r1.0。接通电路后，电压表的示数恒为U8.0V，电流表的示数恒为I1.0A，电动机牵引原来静止的导体杆AC平行于EF向右运动，其运动的位移时间图像如图乙所示。取g10m/s2。求：（1）匀强磁场的宽度；（2）导体杆在变速运动阶段产生的热量。解析：（1）由图可知，在t=1.0s后，导体杆做匀速运动，且运动速度大小为：此时，对导体AC和物体D受力分析，有：，；对电动机，由能量关系，有：由以上三式，可得：，再由、及，得：（或由及求解）（2）对于导体AC从静止到开始匀速运动这一阶段，由能量守恒关系对整个系统，有：而： 得： 8、如图所示，半径R=0.3m的竖直光滑轨道与水平面轨道在B点平滑连接，一轻弹簧左端固定在水平轨道上，右端与一质量m=1.0kg的小物块接触，当弹簧处于原长时，物块静止于O点，现对小物块施加一个外力，使它缓慢移动，压缩弹簧至A点，压缩量x=0.1m.在这一过程中，所加外力F与压缩量x的关系如右图所示。然后释放小物块，让其沿水平面运动。若滑动摩擦力等于最大静摩擦力，g取10m/s2.（1）求压缩弹簧的过程中外力对物块做的功和弹簧的最大弹性势能；（2）物块到达O点右侧距离L=0.2m的点时的速度是多少？（3）小物块在水平面上的B处和在圆轨道上的处对轨道的压力分别是多大？小物块沿圆轨道能上升多高？解析：（1）外力对小物块做功由图可知所以（2）从A到B根据动能定理又所以(3)在水平面B处在圆轨道B处根据牛顿第三定律 根据机械能守恒定律：规律总结；当堂反馈：1. 水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块A由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为，如图所示，在小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为（ D ）A B C D2. 如图所示，一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8m处自由滑下，当下滑到距离坡底s1处时，动能和势能相等（以坡底为参考平面）；到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡（不计经过坡底时的机械能损失），当上滑到距离坡底s2处时，运动员的动能和势能又相等，上滑的最大距离为4m关于这个过程，下列说法中正确的是（ BC ） A摩擦力对运动员所做的功等于运动员动能的变化B重力和摩擦力对运动员所做的总功等于运动员动能的变化Cs14m，s22mDs14m，s22m3.物体以100J的初动能，从斜面底端的A点沿斜面向上作匀减速直线运动，它经过B点时，动能减少了80J，机械能减少了32J，已知A、B间的距离s=2m，斜面足够长，试求：（1）物体沿斜面运动中所受到的滑动摩擦力f的大小是多少？（2）物体沿斜面向上运动达到最高处时所具有的重力势能是多少？（3）物体从最高点沿原路下滑到达A点时的动能是多少？解：16N，60J，20J4. 某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道，其中“2008”四个等高数字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成，固定在竖直平面内（所有数字均由圆或半圆组成，圆半径比细管的内径大得多），底端与水平地面相切。弹射装置将一个小物体（可视为质点）以v=5m/s的水平初速度由a点弹出，从b 点进入轨道，依次经过“8002 ”后从P点水平抛出。小物体与地面ab段间的动摩擦因数=0.3 ，不计其他机械能损失。已知ab段长L=1.5m，数字“0”的半径R=0.2m，小物体质量m=0 .0lkg ，g=10m/s2 。求：(