物理必修二全册完整ppt课件

.,新课标,物理必修2,.,目录,第五单元曲线运动课时1曲线运动课时2质点在平面内的运动课时3抛体运动的规律课时4实验：研究平抛运动课时5圆周运动课时6向心加速度课时7向心力课时8生活中的圆周运动课时9曲线运动小结第六单元万有引力与航天课时10行星的运动课时11太阳与行星间的引力课时12万有引力定律课时13万有引力理论的成就课时14宇宙航行,课时15经典力学的局限性课时16万有引力与航天小结第七单元机械能守恒定律课时17追寻守恒量课时18功课时19功率课时20重力势能课时21探究弹性势能的表达式课时22实验：探究功与速度变化的关系课时23动能和动能定理课时24机械能守恒定律课时25实验：验证机械能守恒定律课时26能量守恒定律与能源课时27机械能守恒定律小结,第五单元曲线运动万有引力与航天,第五单元知识框架,曲线运动,第五单元知识框架,曲线运动,第五单元知识框架,第五单元考试说明,第五单元考试说明,第五单元使用建议,第22讲运动的合成与分解,第22讲运动的合成与分解,第22讲编读互动,第22讲考点整合,共,匀速直线运动,静止,第22讲考点整合,匀加速直线,匀减速直线,匀变速曲线,变速,第22讲考点整合,同一时间,替代,第22讲考点整合,加,减,对角,探究点一对曲线运动的条件的考查,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,探究点二运动的合成与分解,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,变式题1,第22讲要点探究,第22讲要点探究,变式题2,第22讲要点探究,探究点三绳(杆)连接物问题的求解,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第22讲要点探究,变式题,第22讲要点探究,第22讲要点探究,第23讲抛体运动,第23讲抛体运动,第23讲编读互动,第23讲考点整合,水平,重力,水平,重力,匀变速,抛物线,第23讲考点整合,匀速直线,v0,v0t,0,gt,g,g,自由落体,第23讲考点整合,垂直,匀变速,抛物线,v0,v0t,0,探究点一平抛运动基本规律的应用,第23讲要点探究,1.对平抛运动规律的理解(1)水平射程和飞行时间,第23讲要点探究,(2)规律,第23讲要点探究,2.平抛运动的两个重要推论,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,变式题1,第23讲要点探究,第23讲要点探究,变式题2,第23讲要点探究,探究点二平抛运动与斜面结合问题,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,变式题,第23讲要点探究,探究点三涉及平抛运动的综合问题,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,变式题,2011铭选中学一同学在玩闯关类的游戏，他站在如图237所示的平台的边缘，想在2s内水平跳离平台后落在支撑物P上，人与P的水平距离为3m，人跳离平台的最大速度为6m/s，则支撑物距离人的竖直高度不可能为(g10m/s2)()A.1mB.9mC.17mD.20m,第23讲要点探究,探究点四类平抛运动问题,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,变式题1,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,第23讲要点探究,变式题2,如图2310所示，两个倾角分别为30、45的光滑斜面放在同一水平面上，两斜面间距大于小球直径，斜面高度相等有三个完全相同的小球a、b、c，开始均静止于同一高度处，其中b小球在两斜面之间，a、c两小球在斜面顶端若同时释放a、b、c，小球到达该水平面的时间分别为t1、t2、t3.若同时沿水平方向抛出，初速度方向如图2310所示，到达水平面的时间分别为t1、t2、t3.下列关于时间的关系不正确的是()A.t1t3t2B.t1t1，t2t2，t3t3C.t1t3t2D.t1t1，t2t2，t3t3,第23讲要点探究,第24讲圆周运动的基本概念与规律,第24讲圆周运动的基本概念与规律,第24讲编读互动,第24讲考点整合,快慢,切线,第24讲考点整合,快慢,圆心,第24讲考点整合,大小,向心,方向,第24讲考点整合,消失,离心,向心,第24讲考点整合,圆周,离心,切线,向心,探究点一圆周运动中运动学问题,第24讲要点探究,第24讲要点探究,1.描述圆周运动的物理量,第24讲要点探究,第24讲要点探究,2.涉及圆周运动的传动方式图解,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,变式题,第24讲要点探究,探究点二圆周运动中动力学问题,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,变式题1,2010临沂模拟如图244所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并沿水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度大小合适，螺丝帽恰好不下滑假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力在该同学手转动塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下述分析正确的是(),第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,变式题2,2010厦门大学附中质量不计的轻质弹性杆P部分插入桌面上小孔中，杆另一端套有质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R、角速度为的匀速圆周运动，如图245所示，则杆的上端受到球对它的作用力大小为()A.m2RBmgC.mgm2R,第24讲要点探究,探究点三竖直平面内的圆周运动(绳球模型、杆球模型),第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,变式题,2011厦门模拟湖南省电视台“智勇大冲关”游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论如图247所示，他们将选手简化为质量m60kg的质点，选手抓住绳子末端由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角53，绳长l2m的悬挂点O距水面的高度为H3m不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深取g10m/s2，sin530.8，cos530.6.求：(1)选手摆到最低点时对绳拉力F的大小；(2)选手摆到右边最高点时松手，设水对选手的平均浮力f1800N，平均阻力f2700N，求选手落入水中的深度d；(3)若要求选手摆到最低点时松手，且运动到浮台处离岸水平距离最大，则选手实际的摆线长度l1应为多少？,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,变式题,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,探究点四匀速圆周运动的临界问题,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,变式题,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,探究点五圆周运动与平抛运动、动能定理的结合,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第24讲要点探究,第25讲万有引力与天体运动,第25讲万有引力与天体运动,第25讲编读互动,第25讲考点整合,质量的乘积,距离的平方,第25讲考点整合,匀速圆周,万有引力,第25讲考点整合,小,小,大,小,小,探究点一关于万有引力的计算,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,(1)“嫦娥一号”在奔月过程中受地球和月球引力相等时离月球面的高度为多少？(2)“嫦娥一号”绕月球一周所用的时间为多少？,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,变式题,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,探究点二天体表面的加速度,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,变式题,第25讲要点探究,探究点三公转问题的求解思路,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,变式题,第25讲要点探究,探究点四万有引力的应用人造卫星运行参数问题,第25讲要点探究,围绕同一天体的不同轨道高度的卫星运行参量比较,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,变式题,第25讲要点探究,探究点五万有引力的应用中心天体质量及密度的计算,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,变式题,第25讲要点探究,探究点六万有引力的应用第一宇宙速度的理解,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第25讲要点探究,变式题,第25讲要点探究,第25讲要点探究,第26讲人造卫星宇宙速度,第26讲人造卫星宇宙速度,第26讲编读互动,第26讲考点整合,第26讲考点整合,地球半径,静止,正上方,超重,完全失重,失重,探究点一近地卫星与同步卫星,第26讲要点探究,第26讲要点探究,2.地球轨道同步卫星地球轨道同步卫星是指在赤道平面内以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运动的卫星，地球轨道同步卫星又叫通讯卫星同步卫星有以下几个特点：周期一定；角速度一定；轨道一定；环绕速度大小一定；向心加速度大小一定3.极地轨道卫星极地轨道卫星指运行过程中通过两极上空的卫星，其轨道平面与地球赤道平面垂直，由于地球自转，这种卫星并非在某一经度线上方运动该种卫星可对全球进行间断性扫描.,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,变式题1,第26讲要点探究,第26讲要点探究,变式题2,第26讲要点探究,第26讲要点探究,探究点二自传与公转的区别与联系,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,变式题,第26讲要点探究,探究点三人造卫星的变轨问题,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,变式题,第26讲要点探究,第26讲要点探究,探究点四双星结构,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,变式题,第26讲要点探究,探究点五天体运动与现代科技,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,变式题,第26讲要点探究,第26讲要点探究,第26讲要点探究,2013-12-6,.,第七单元机械能守恒定律课时17追寻守恒量课前导航古人常常会看到一些百思不得其解的现象一颗小不点儿的种子，会发芽，会成长；鹅黄的幼芽会成长为一棵亭亭如盖的巨树这些构成树木的物质是从哪儿来的呢？是无中生有的吗？木头燃烧后只剩下一点点灰；蜡烛燃烧后变得无影无踪它们都到哪儿去了呢？每到秋天，大地铺满了落叶；可是，春天来了，这些落叶又不知到哪儿去了，难道是不翼而飞了吗？2400多年前，古希腊哲学家德谟克利特写了这样一首诗：无中不能生有，任何存在的东西也不会消灭看起来万物是死了，但是实则犹生；正如一场春雨落地，霎时失去踪影；可是草木把它吸收，长成花叶果实，依然欣欣向荣,2013-12-6,.,由此可见，在很久以前人们就在变化中寻找不变的东西了其实，尽管这个世界是千变万化的，但这种变化并不是没有规律的，主宰这些变化过程的是某些守恒量让我们一起来追寻这些守恒量吧！基础梳理,2013-12-6,.,知识精析一、概念1能量能量是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一，但是在牛顿之前，我们就能发现它的萌芽能量及其守恒的思想在伽利略的实验中已经显现出来了在伽利略的斜面实验中，小球在另一个斜面上停下来的位置总是与它出发的竖直高度相同，看起来好像小球“记得”自己的起始高度，由这一事实我们认为是“守恒量”，并且把这个量叫做能量或能2守恒宇宙中有各种形式的能量，并且它们之间可以相互转化，能量在任何过程中都守恒但要注意自然界中某几种形式的能量转化与守恒是有条件,2013-12-6,.,二、能量的转化各种不同形式的能量可以相互转化，并且在转化过程中能量总是守恒的说明：(1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等三、势能同一物体位置越高，我们就认为它的势能越大1定义：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能2特征：势能存在于相互作用的两物体之间，即势能属于系统3势能的表现形式：重力势能、弹性势能，以后还要学到的电势能、分子势能等,2013-12-6,.,四、动能定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能说明：动能是一个状态量，动能的大小与物体的运动方向无关，只与物体的质量和运动速度的大小有关五、动能和势能的转化与守恒图示为伽利略的理想斜面示意图伽利略发现：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球最后总能上升到同一高度的斜面上的某点，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度相同这个过程中，势能先转化为动能，动能又转化为势能，动能和势能的总量保持不变，因此小球还能上升到与出发点等高处,2013-12-6,.,方法探究一、关于守恒量例1试以“伽利略的斜面理想实验”为例，说明引入能量概念的理由解析从描述守恒量的角度进行分析如果不引入能量概念，我们也可以对“伽利略的斜面理想实验”做这样的描述：“为了提高小球，伽利略施加了与重力方向相反的力当他释放小球时，重力使小球滚下斜面在斜面的底部，小球由于惯性而滚上另一斜面”然而，这样的描述无法表达在空气阻力和摩擦力小到可以忽略的情况下，小球总是能够滚到与起始点相同的高度，无法描述小球运动过程中的守恒量因此，从描述守恒量的需求来看，引入能量的概念是十分必要的答案见解析点评引入能量的概念，是在物理学发展中追寻守恒量的一个重要实例,2013-12-6,.,例2行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下来；流星在夜空中坠落，并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降上述不同现象中所包含的相同的物理过程是()A物体的动能转化为其他形式的能量B物体的势能转化为其他形式的能量C物体的能量从一种形式转化为其他形式D物体的能量只会减小不会增加分析一切运动过程都满足一定的守恒定律能量是一切运动物体最普遍的守恒量解析汽车制动后受到摩擦阻力的作用，动能转化为内能；流星在空中坠落时受到空气阻力的作用，机械能转化为内能和光能；降落伞在空中匀速下降，受到空气阻力的作用，势能转化为内能故C选项正确答案C点评能量转化有不同的过程与形式，而在不同的转化过程中，能量的总量总是保持不变的，即能量是守恒的,2013-12-6,.,二、关于动能、势能例3以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的相互转化情况，在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？(空气阻力不计)解析竖直上抛运动的小球，在上升过程中动能转化为势能，达到最高点时，动能为零，势能达到最大；在下落过程中，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能又转化为动能在小球运动的整个过程中，小球的能的总量保持不变答案见解析点评在本题中，若存在空气阻力，则这一过程还伴随着内能的转化，动能与势能的总量不再守恒，故某几种能量的转化和守恒需要特定的条件,2013-12-6,.,互动平台能量守恒定律的发现这个伟大的定律的完成得益于三位科学家，最早的一位是被称为“疯子”的德国医生迈尔(18141878)1840年迈尔开始在汉堡独立行医，他对万事总要问个为什么，而且必亲自观察、研究、实验1840年2月22日，他作为一名随船医生跟着一支船队来到了印度尼西亚一天，船队在加尔各达登陆，船员因水土不服都生起病来，于是迈尔依老办法给船员们放血治疗在德国，医治这种病时只需在病人静脉血管上扎一针，就会放出一股黑红的血来，可是在这里，从静脉里流出的仍然是鲜红的血于是，迈尔开始思考：人的血液所以是红的是因为里面含有氧，氧在人体内燃烧产生热量，维持人的体温这里天气炎热，人要维持体温不需要燃烧那么多氧了，所以静脉里的血仍然是鲜红的那么，人身上的,2013-12-6,.,热量到底是从哪来的？顶多500克的心脏，它的运动根本无法产生如此多的热量，无法光靠它维持人的体温那体温是靠全身血肉维持的了，而这又靠人吃的食物而来，不论吃肉吃菜，都一定是由植物而来，植物是靠太阳的光热而生长的太阳的光热呢？太阳如果是一块煤，那么它能烧4600年，这当然不可能，那一定是别的原因了,是我们未知的能量了.他大胆地推出,太阳中心约2750万度(现在我们知道是1500万度),迈尔越想越多,最后归结到一点：能量如何转化(转移)?他一回到汉堡就写了一篇论无机界的力,并用自己的方法测得热功当量为365千克(力)米/千卡.他将论文投到物理年鉴,却得不到发表,只好发表在一本名不见经传的医学杂志上.他到处演说：“你们看,太阳挥洒着光与热,地球上的植物吸收了它们，并生出化学物质”可是，即使如此物理学家们也无法相信他的话，很不尊敬地称他为“疯子”,2013-12-6,.,另外两位是英国科学家焦耳(18181889)和数学教授威廉汤姆孙(18241907)1840年，焦耳发现将通电的金属丝放入水中，水会发热，通过精密地测试，他发现：通电导体所产生的热量与电流强度的平方、导体的电阻以及通电时间成正比这就是焦耳定律1841年10月，他的论文在哲学杂志上刊出随后，他又发现无论化学能，电能所产生的热都相当于一定的功，即460千克(力)米/千卡1845年，他带上自己的实验仪器及报告，参加在剑桥举行的学术会议他当场做完实验，并宣布：自然界的力(能)是不能毁灭的，哪里消耗了机械力(能)，总得到相当的热可台下那些赫赫有名的大科学家对这种新理论都摇头，连法拉第也说：“这不太可能吧”当时的威廉汤姆孙(18241907)是一位数学教授，他8岁随父亲去大学听课，10岁正式考入该大学，乃是一位科学奇才，而今天听到一个啤酒匠在这里乱嚷一些奇怪的理论，就非常不礼貌地当场退出会场,2013-12-6,.,焦耳没把人们的不理解放在心上，他继续做实验，这样一直做了40年，他把热功当量精确到了423.9千克(力)米/千卡1847年，他带着自己新设计的实验又来到英国科学协会的会议现场在他极力恳求下，会议主席才给他很少的时间让他只做实验，不做报告焦耳一边当众演示他的新实验，一边解释：“你们看，机械能是可以定量地转化为热的，反之一千卡的热也可以转化为423.9千克(力)米的功”突然，台下有人大叫道：“胡说，热是一种物质，是热素，他与功毫无关系”这人正是汤姆孙焦耳冷静地回答道：“热不能做功，那蒸汽机的活塞为什么会动？能量要是不守恒，永动机为什么总也造不成？”焦耳平淡的几句话顿时使全场鸦雀无声台下的教授们不由得认真思考起来，有的对焦耳的仪器左看右看，有的就开始争论起来汤姆孙碰了钉子后,也开始思考,他自己开始做试验,找资料,没想到竟发现了迈尔几年前发表的那篇文章，其思想与焦耳的完全一致！他带上自己的试验成果和迈尔的论文去找焦耳，他抱定负荆请罪的决心，要请焦耳共同探讨这个发现,2013-12-6,.,在啤酒厂里汤姆孙见到了焦耳，看着焦耳的试验室里各种自制的仪器，他深深为焦耳的坚韧不拔而感动汤姆孙拿出迈尔的论文，说道：“焦耳先生，看来您是对的，我今天是专程来认错的您看，我是看了这篇论文后，才感到您是对的”焦耳看到论文，脸上顿时喜色全失：“汤姆孙教授，可惜您再也不能和他讨论问题了这样一个天才因为不被人理解,已经跳楼自杀了,虽然没被摔死，但已经神经错乱了”汤姆孙低下头，半天无语一会儿，他抬起头，说道：“真的对不起，我这才知道我的罪过过去，我们这些人给了您多大的压力呀请您原谅，一位科学家在新观点面前有时也会表现得很无知的”一切都变得光明了，两人并肩而坐，开始研究起实验来1853年，两人终于共同完成能量守恒和转化定律的精确表述,2013-12-6,.,互动训练1如图所示，用一轻绳系一小球悬于O点现将小球拉至水平位置，然后释放，不计阻力小球下落到最低点的过程中，下列表述正确的是2009年高考广东文科基础()A小球的机械能守恒B小球所受的合力不变C小球的动能不断减小D小球的重力势能增加答案A,2013-12-6,.,2下列物体中，具有动能的是()A房顶上的瓦片B公路上行驶的汽车C课桌上的书本D路旁的大树解析本题考查动能的概念，根据动能的概念运动的物体具有的能量叫动能，可知B选项正确答案B点评动能与物体的质量、速度有关，故也与参照系的选取有关，没有特别说明的情况下一般选取大地为参照系,2013-12-6,.,课时18功课前导航桔槔是我国古代劳动人民在生产实践中发明创造的一种提水工具，是我国劳动人民聪明与智慧的结晶如图181所示，从桔槔的设计、安装到使用都涉及机械学、力学以及功能原理等方面的知识，有许多奥妙值得我们发掘与探索请你思考：一个力是否对物体做功？做功的多少跟哪些因素有关？图181,2013-12-6,.,基础梳理知识精析一、功的概念物体在力的作用下，若在力的方向上发生了位移，力就对物体做了功力和物体在力的方向上发生的位移是力对物体做功的两要素,2013-12-6,.,二、功的计算式WFlcosaa是力F与位移l方向的夹角当0a90时，W0，表示力对物体做正功；当90a180时，W0，表示力对物体做负功；当a90时，W0，表示力对物体不做功注意：l是指力F的作用点发生的位移三、合力功与分力功当有几个力同时对物体做功时，通常先把这几个力的合力求出来，再利用公式WF合lcosa求合力做功的大小，也可以先求出各个分力做的功，然后利用代数和求总功,2013-12-6,.,四、对功的定义式的理解1功的公式：WFlcosa，只适用于大小和方向均不变的恒力做功，公式中的l是指力的作用点发生的位移，a是指力的方向和位移的方向的夹角W是可正可负的(当然也可能为0)，从公式容易看出，W的正负完全取决于cosa的正负，也就是a的大小2公式WFlcosa可以理解为：功W等于力在位移方向上的分量Fcosa与位移l的乘积；或功W等于力F与位移在力的方向上的分量lcosa的乘积3由公式可以看出，某个力对物体所做的功只跟这个力、力的作用点发生的位移以及力与位移的夹角有关，而跟物体是否还受到其他力的作用无关，跟物体的运动状态也无关,2013-12-6,.,4理解功的公式中的l同一物体的运动，相对于不同的参考系，位移是不同的，因此对不同的参考系，同一过程中算出的功也就不同为了避免这种结果的“不确定性”，在计算功时，位移通常都是以地面为参考系的五、用微元法求变力做的功对于变力做功，不能直接用WFlcosa进行计算，但是我们可以把运动过程分成很多小段，每一小段内可认为F是恒力，用WFlcosa求出每一小段内力F所做的功，然后累加起来就得到整个过程中变力所做的功这种处理问题的方法称为微元法，这种方法具有普遍的适用性在高中阶段主要用于解决大小不变、方向与运动方向相同或相反的变力的做功问题,2013-12-6,.,方法探究一、判断力是否做功例1在下图中的几种情形中所提到的力没有做功的是(),2013-12-6,.,解析在A、B、C、D各图中，只有D图中的受力物体没有发生位移，故D图中所提到的力做的功为零答案D点评一方面要注意当物体没有发生位移时作用在其上的所有外力都不做功，另一方面要注意物体在某几个力的作用下(做功)发生了位移，有可能某些作用力不做功，如图B、C中的重力和支持力二、关于摩擦力做功问题1摩擦力(包括滑动、静摩擦力)和其他力一样，可能不做功，可能做负功，可能做正功2一对静摩擦力做功的代数和一定为零3一对滑动摩擦力不可能同时不做功，做功之和一定为负值，伴随着内能的转化,2013-12-6,.,例2如图182所示，在光滑的水平面上有一辆静止的小车，一小木块以水平初速度v0从小车的左端沿其粗糙的上表面开始滑动当小车运动的位移为l1时，木块运动的位移为l2，木块和小车恰好达到相同的速度v(v0，表示物体的动能增加；若Ek0，表示物体的动能减小Ek与速度方向无关三、动能定理1内容：合外力对物体做的总功等于物体动能的改变量2表达式：W总Ek2Ek1mm3推导试在以下描述的物理情境中，通过牛顿运动定律推导出动能定理：可看做质点的物体在恒力作用下，沿某直线方向运动,.,解析取物体所受的合外力方向为正，物体受到的合外力大小为F，物体的质量为m，加速度为a物体先后经过A、B两位置的速度大小分别为vA、vB，从A点到B点的位移为s由牛顿第二定律有：Fma又由运动学公式有：2as所以Fm，即FsmmW合EkBEkA(若s与F反向，W合为负值)答案见解析点评上题为在特殊情形下由牛顿第二定律推导出动能定理，其实利用微积分的方法(微元法)，在任何情形下都可由牛顿第二定律推导出动能定理(包括曲线运动、变速运动),.,4对动能定理的理解(1)W总是合外力对物体做的总功，等于所有外力对物体做功的代数和(2)W总0表示合外力作为动力对物体做正功，物体的动能增加；W总0表示合外力作为阻力对物体做负功，物体的动能减少(3)动能定理的应用比较广泛，既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功的情况，也适用于变力做功的情况但是动能定理的研究对象一般应为单个平动的刚体(不形变的物体)(4)若物体运动的过程中包含几个不同的过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以将全过程作为一个整体来处理,.,(5)动能定理对应的是一个过程，并且它只涉及物体初末状态的动能和整个过程中合外力做的功，不涉及物体运动过程中的加速度、时间以及中间状态的速度和动能，因此用它处理问题比较方便(6)动能定理是从功的定义式出发，结合牛顿第二定律和动力学公式推导出来的，所以它不是独立于牛顿第二定律的运动方程，但它们有较大的区别：牛顿第二定律是矢量式，反映的是力与加速度的瞬时关系；动能定理是标量式，反映的是做功过程中功与始末两状态动能的变化量的关系把对一个物理现象每个瞬时的研究转变成对整个过程的研究，是研究方法上的一大进步,.,方法探究一、运用动能定理解题的基本思路1选取研究对象，明确它的运动过程2分析研究对象的受力情况和各个力的做功情况受哪些力？每个力是否做功？是做正功还是做负功？做多少功？然后求各个外力做的功的代数和3明确研究对象在运动过程中始末状态的动能Ek1和Ek24列出动能定理的方程W合Ek2Ek1，以及其他必要的解题方程进行求解例1两辆汽车在同一平直路面行驶，它们的质量之比m1m212，速度之比v1v221当汽车急刹车后，甲、乙两车滑行的最大距离分别为s1和s2，设两车与路面间的动摩擦因数相同，不计空气阻力，则()As1s212Bs1s211Cs1s221Ds1s241,.,解析汽车刹车滑行时，其消耗的动能等于克服路面的摩擦力所做的功由动能定理有：mv2mgs解得：s所以，故D选项正确答案D点评本题也可由牛顿第二定律和运动学公式求解,.,变式训练1一物体在光滑水平面上向右运动，从某时刻起对物体作用一恒定的阻力使物体逐渐减速，直到停止则物体在这段时间内通过的位移完全由下列哪个物理量决定()A物体的质量B物体的初速度C物体的初速度与质量的乘积D物体的初动能解析根据动能定理FsEk2Ek1，易得出s，故D选项正确答案D,.,二、用动能定理求变力做功例2如图232甲所示，AAACH开始时，绳AC处于竖直方向，小车由静止出发在水平路面上运动到A点时速度为v，则在此过程中绳子对在井底的质量为m的物体做了多少功？图232甲,.,解析绳子对在井底的物体做的功与物体的重力做的功的和等于物体动能的增加量将绳子末端A点的速度v分解为沿绳方向的分量v1和垂直于绳子方向的分量v2，如图232乙所示，则井中物体获得的速度v1vcos由图232甲可知45图232乙井中物体上升的高度即等于小车拉过去的绳长，即hHH(1)H则由动能定理可得：Wmghmv解得：Wmv2(1)mgH答案mv2(1)mgH点评本题中，速度的分解是解答的关键,.,变式训练2如图233所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为，当它由轨道顶端A从静止开始下落，恰好运动到C处停止那么，物体在AB段克服摩擦力所做的功为()图233AmgRBmgRCmgRD(1)mgR,.,解析AB的过程中，弹力、摩擦力都发生变化，无法直接用功的公式求物体克服摩擦力做的功WAB的数值，BC段可以直接表示WBCmgR，对AC全过程用动能定理有mgRWABmgR0，故WABmgRmgR，D选项正确答案D变式训练3一列车的质量是5.0105kg，在平直的轨道上以额定的功率3000kW加速行驶，当速度由10m/s加速到所能达到的最大速率30m/s时，共用时2min，则在这段时间内列车前进的距离是多少？(假设列车所受的阻力恒定)解析设列车所受的阻力为f，有：f根据动能定理有：Ptfsmm由以上两式代入数据可得：s1600m答案1600m,.,三、用动能定理求解多过程问题例4一质量为12kg的滑块以2m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行从某时刻起在滑块上作用一向右的水平力F，经过一段时间，滑块的速度方向变为水平向右，大小为2m/s则在这个过程中水平力F做的功为()A0B12JC24JD48J解析对于此题，如果详细地分析物体的运动情况，则物体在力F的作用下，首先做匀减速运动，减速到零；然后再反向做匀加速运动，且在此过程中，物体所受的合外力始终为F，加速度a始终保持不变，解答过程比较复杂如果我们运用动能定理来求解，尽管速度的方向发生了改变，但速度大小不变，故动能不变，且只有力F做功，故力F做功为零因此，A选项正确答案A点评动能定理只涉及物体运动的始末动能及外力做的总功，故需明确物体运动的始末状态及外力的做功情况，进而求出外力所做的总功由于本题未涉及物体的运动时间和加速度，故运用动能定理解题较为简单,.,变式训练4如图234所示，物体在离斜面底端4m处由静止滑下已知物体与斜面及平面间的动摩擦因数均为0.5，斜面倾角为37，斜面与平面间由一小段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行的最大距离图234解析物体在斜面上受重力mg、支持力FN、摩擦力f1的作用，沿斜面加速下滑(因为0.5tan370.75)，到水平面后，在摩擦力f2作用下做减速运动，直到停止解法一分别对物体在斜面上和水平面上运动时进行受力分析可得：在下滑阶段：FN1mgcos37故f1FN1mgcos37,.,由动能定理得：mgsin37s1mgcos37s1mv120在水平面上运动过程中，有：f2FN2mg由动能定理得：mgs20mv12解得：s2s11.6m解法二物体的受力分析情况同上物体运动的全过程，初末状态速度均为零，对全过程运用动能定理，有：mgsin37s1-mgcos37s1-mgs20故有：s2s11.6m答案1.6m,.,互动平台粗心同学和细心同学关于动能和速度的对话粗心：对于一定质量的物体而言，物体的动能不变，则其速度一定也不变；物体的速度不变，则其动能一定也不变细心：动能是标量还是矢量？粗心：标量细心：速度是标量还是矢量？粗心：矢量细心：那你再想一想刚才所说的话粗心：哦，动能不变，只说明速度的大小不变，并不能说明速度的方向不变，因此物体的动能不变，其速度有可能发生变化而物体的速度不变，说明速度的大小和方向均不变，因此动能一定不变细心：这就对了！,.,互动训练1物体在合外力作用下做直线运动的vt图象如图所示.下列表述正确的是2009年高考广东理科基础()A在01s内，合外力做正功B在02s内，合外力总是做负功C在12s内，合外力不做功D在03s内，合外力总是做正功解析根据物体的vt图象可知，物体在01s内做匀加速运动，合外力做正功，A正确13s内做匀减速运动，合外力做负功根据动能定理可知，03s内合外力做功为零，12s内合外力做负功答案A,.,2一个质量为25kg的小孩从高度为3.0m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度为2.0m/s取g10m/s2，关于力对小孩做的功，以下结果正确的是2008年高考广东理科基础()A合外力做功为50JB阻力做功为500JC重力做功为500JD支持力做功为50J解析合外力做的功等于小孩动能的变化量，即W合mghWfEk50J，选项A正确；重力做功为750J，阻力做功为700J，支持力不做功，选项B、C、D错误答案A,.,3在光滑的水平面上有一静止的物体，现以水平恒力F1推这一物体，作用一段时间后换成相反方向的水平恒力F2推这一物体，当恒力F2作用的时间与恒力F1作用的时间相等时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32J，则在整个过程中，恒力F1、F2做的功分别为()A16J、16JB8J、24JC32J、0JD48J、16J,.,解析如图所示，设两过程的时间均为t，A到B过程中，物体的加速度大小为a1；B到D过程中，物体的加速度大小为a2取向右的方向为正方向，设ABx，可得：xa1t2xv0ta2t2v0a1t解得：a23a1因为F1ma1，F2ma2，解得：F23F1又由动能定理得：W1W2Ek32JW1F1x，W2F2x可得：W18J，W224J答案B,.,课时24机械能守恒定律课前导航图241所示是锦江乐园的过山车滑车从高处慢悠悠地启动，而后在没有任何动力的情况下自行下滑，开始时车子速度很小滑车沿着轨道下降，车子速度越来越大，使人感到似乎随时有冲出轨道的危险，当滑车到达最低位置时速度达到最大，然后滑车沿轨道逐渐回升图241,2013-12-6,.,请你思考：滑车在下滑过程中既然没有受到什么动力，为什么每次总能如此准确地完成这一连串有惊无险的“动作”？基础梳理,.,知识精析一、机械能我们把物体的动能、重力势能、弹性势能统称为机械能二、机械能守恒定律1物体只受重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化如自由落体运动、抛体运动等，机械能守恒2只有弹簧弹力作为内力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒3物体组成的系统只有重力和弹簧弹力作为内力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能间的相互转化如自由下落的物体落到竖直的弹簧上，在与弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒,.,4机械能守恒定律：在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内(包括地球)，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变5公式：Ek2Ep2Ek1Ep1，或EkEp，或EA增EB减三、对机械能守恒定律的理解1研究对象：物体与地球构成的系统，习惯上说成物体的机械能2机械能守恒的条件:系统内只有重力或弹簧弹力做功.注意守恒的条件是“系统内重力、弹簧弹力(弹性力)”而不是“弹力”，例如图242中细绳的绷紧过程、小车碰撞，其内力都是弹力，但机械能都不守恒图242,.,3“守恒”是指机械能一直保持不变，而不只是指我们选的两个状态的机械能相等4机械能是否守恒的判断方法(1)用做功来判断系统只受重力或弹力(此力现阶段仅为弹簧的弹力)的作用时，系统的机械能守恒系统除受重力或弹簧弹力外还受其他力的作用，但其他力一直对系统不做功时，此系统的机械能守恒系统除受重力或弹簧弹力外还受其他力(此力包括内力)的作用,但其他力做功的代数和为零时,系统的机械能守恒.(2)用能量转化来判断对于系统中的物体，若只存在动能、重力势能、弹性势能间的相互转化，而无机械能与其他形式的能间的转化，则系统的机械能守恒,.,5利用动能定理推导机械能守恒定律如图243所示，质量为m的物体由空中自由落下，物体距地面高为h1时的速度为v1，距地面高为h2时的速度为v2，由动能定理得：图243,.,mg(h1h2)mv22mv12整理得：mgh1mv12mgh2mv22即Ep1Ek1Ep2Ek2(式中取地面为参考平面)说明：在物体下落的整个过程机械能都是守恒的，但列式时只取两个包含已知量和未知量的状态进行研究；表达式中是取地面为参考平面，但机械能守恒定律的成立与参考平面的选择无关；不管物体的运动轨迹是直线还是曲线，凡是抛体运动(或自由落体运动)，其机械能总是守恒的,.,方法探究一、对机械能守恒条件的理解和应用例1下列关于机械能是否守恒的判断中，正确的是()A做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B做匀变速运动的物体，其机械能可能守恒C外力对物体做功为零时，物体的机械能一定守恒D只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒解析机械能守恒的条件是除重力或弹力外，没有其他力对物体做功，或其他力对物体做功的代数和等于零，故D选项正确当物体做匀速直线运动时，除重力对物体做功外，可能还有其他外力做功如降落伞在空中匀速下降时，既有重力做功，又有阻力做功,降落伞的机械能不守恒,故A选项错误,.,物体做匀变速运动时，可能只有重力对物体做功，如自由落体运动，此时物体的机械能守恒，故B选项正确因为物体所受的外力指的是包括重力在内的所有外力，当外力对物体做功为零时，可能是处于有阻力的状态，如匀速下降的降落伞，所以机械能不一定守恒，故C选项错误答案BD点评从力的角度看，做匀速运动的物体所受的合外力为零，必定有其他力与重力平衡；从功能关系看，根据动能定理可知，匀速运动的物体的动能不变，合力做功为零，若重力做正功，其他力一定做负功；反之重力做负功，其他力一定做正功，则机械能不守恒若重力不做功，除重力外的其他力的合力也不做功，则机械能守恒，故做匀速运动的物体，其机械能可能守恒,.,例2a、b、c三球由同一高度以相同的速率被抛出，a球竖直上抛，b球水平抛出，c球竖直下抛设三球落地的速率分别为va、vb、vc，则()AvavbvcBvavbvcCvavbvcDvavbvc解析小球被抛出后，只有重力对它做功，所以小球从被抛出到落地过程中的机械能守恒设抛出的速率为v0，抛出处距地面的高度为h，取地面为零势能面，由mv02mghmv2得：落地速率v可见，它仅与抛出时的速率及离地面的高度有关，与抛出时速度的方向无关答案D,.,点评由本题可知，从一定高度h以一定大小的初速度v0被抛出的物体，落地时的速度大小v恒为,与抛出时的方式竖直上抛、竖直下抛、平抛、斜上抛、斜下抛等均无关，不同的抛出方式只影响物体在空中的具体路径、运动时间以及落地时速度的方向,.,二、易形变物体的势能与动能的转化问题例3如图244甲所示，一长为L的均匀铁链对称地挂在一轻质小滑轮上，由于某一微小的扰动使得链条向一侧滑动，则铁链完全离开滑轮时的速度大小为()图244甲ABCD,.,解析铁链向一侧滑动的过程受重力和滑轮弹力的作用，弹力始终与对应各节链条的运动方向垂直，故只有重力做功设铁链刚好完全离开滑轮时的速度为v，由机械能守恒定律有：图244乙mv2Ep0,.,其中铁链重力势能的变化量相当于滑离时下半部分的重力势能减去滑动前左半部分的重力势能，即：Ep解得：v答案C点评只有重力做功时易形变物体的机械能守恒在求解高度变化引起的速度变化时常用如下方法计算其重力势能的变化量：始末两状态有部分区域在相同高度，则重力势能的变化量等于其他区域的重力势能之差,.,三、机械能守恒定律与动能定理在解题中的联系与区别1单个可当做质点的物体机械能守恒时，既可运用机械能守恒定律解题，也可运用动能定理解题，这两种方法等效2发生形变的物体和几个物体组成的系统机械能守恒时，一般运用机械能守恒定律解题，不方便运用动能定理解题,.,例4如图245所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)求物块初始位置相对圆形轨道底部的高度h的取值范围2007年高考全国理综卷图245,.,.,答案Rh5R点评对于单个物体,重力势能的减少量即等于重力做的功,故在这里动能定理与机械能守恒定律的表达式是等效的.,.,例5如图246所示，半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内，两个轻质小圆环套在大圆环上一根轻质长绳穿过两个小圆环，它的两端都系上质量为m的重物，忽略小圆环的大小图246将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧30的位置上(