机械能及其守恒定律 教案

第五章机械能及其守恒定律 第一节追寻守恒量〖精讲细讲〗直接导入：师：我们今天来学习第五章，第一节追寻守恒量——能量（板书）问：我们知道，所有的自然现象都离不开能量，人类的任何活动也离不开能，比如：流动的水有能量，物质的燃烧又能能量，还有生命的活动也有能量…等等，而能量我们在初中的时候也初步学习过，那么请大家回忆一下，我们在初中物理都学过哪些能量呢？生：有动能，势能。问：嗳，真棒！我们学习了动能和势能。那什么叫做势能呢？A生：相互的作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。（在课本上有请大家记下）问：我们来思考一下，如果两物体之间没有相互作用力，物体会有势能吗？生：不会。师：所以请大家注意：①两物体之间有相互作用力，物体才会有势能，势能是相互作用的两物体间所共有的能量，不能脱离系统存在。（板书）问：如果两物体没有相对位置，那么物体还会有势能吗？生：不会。师：对，所以大家还要注意：②势能是两物体有相对位置而具有的能量。（板书）问：势能一般包括几类呢？生：势能包括：重力势能和弹性势能。（板书）问：势能是标量还是矢量呢？生：它是标量，只有大小，没有方向。（板书）1曲线运动一、曲线远动导入新课：演示1：自由释放一较小的粉笔头。问;粉笔运动的轨迹是这样的？生:它的运动轨迹是一条直线。演示2：平行抛出一相同的大小的粉笔头。问：那么此时同学们观察到的物体运动轨迹又是这样的呢？生：此时它的运动轨迹是一条曲线。师：对了，由此可见，在我的生活中，物体的运动从轨迹的不同可有直线运动和曲线运动两只形势。引入课题师：直线运动我们上个学期已经学习了不少内容，但实际上在我的生活中，普遍存在的却是曲线运动，所以研究曲线运动的特点，物体在什么情况下做曲线运动等问题就显得十分的重要，因此从本节课起我么就来一起学习研究曲线运动。（本书课题）师：曲线运动是我们生活中常见的运动，如刚才我们水平抛出的粉笔头就是做的是曲线运动，那么，大家还能再举几个曲线运动的例子吗？生可能举：地球与月球的运动，摩天轮的转动，抛出的篮球的运动……….师：从刚才同学们的例子中可以看出，曲线运动就是运动轨迹是曲线的运动。问：那么请打家思考比较一下，曲线运动和直线运动的位移有什么区别呢？生A：它的位移都是从出位置指向莫位置的有向线段。(师先肯定学生的回答后板书，接着画图巩固说明学生的答案)生B:曲线运动的位移大小总是小于其路程（板书）问：如何描述物体曲线运动的位移呢？引导：在平面直角坐标系中研究平面内物体运动的轨迹和位移。（此时师画平面直角坐标系图举例说明）问：曲线运动中速度的方向是在时刻发生变化的，那么我们又该这样确定曲线运动的物体任意时刻的速度方向呢？生：质点在某处速度的方向为该点切线的方向。（若生答不上来，师要耐心点拨）知识应用例：请画出下列曲线运动中a,b,c,d各点的速度方向。（图课任意画）问：既然曲线运动速度方向在时刻发生变化，因此请同学们总结一下，曲线运动有什么性质？生：曲线运动是一种变速运动。（板书）问：曲线运动的速度方向为什么会时刻发生变化呢？生：因为它时刻受到了一个合外力的作用。（生若大不上来师要做引导解释）问：刚才自由落体运动的粉笔头受重力的作用，为什么它就没有做曲线运动呢？生：因为做自由落体运动的粉笔速度与重力在一条直线上了。师：很好，那么由此分析，物体要做曲线运动它要满足什么条件呢？生：物体的速度方向应该与合外力方向不在一条直线上。师：对了，两者应该不共线，也就是说他们的方向夹角如果用a表示的话，a应该满足什么范围呢？生：0﹤α﹤180.思考：1、如果已知物体做曲线运动，那么物体所受的合外力有什么特点?生：曲线运动的物体所受合外力一定不为零。（板书）问：那么曲线运动的角速度又有什么特点呢？生：曲线运动的物体加速度也一定不为零。（板书）2、物体做曲线运动是因为速度与力不在一条直线上，那么，如果我们要是知道了曲线运动的轨迹，请大家想一下，里应该是在曲线的内测面还是在曲线的外侧面呢？生：曲线运动的合外力时刻在曲线的凹侧面而方向在远离曲线。（板书）讨论：1）当0﹤α﹤90时，物体做加速曲线运动；2）当α=90时，物体做将做速度大小不变得匀速圆周运动；3）90﹤α﹤180时，物体做减速曲线运动。课堂练习1、关于曲线运动，下列说法正确的是（ADF）A、曲线运动的速度大小可能不变.B、曲线运动的速度方向可能不变.C、曲线运动的速度可能不变.D、曲线运动可能是匀变速运动.E、曲线运动的加速度有可能为零.F、曲线运动的加速度一定不为零。2、质点在力F的作用下做曲线运动，下列各图是质点受力方向与运动轨迹图正确的是（）二、运动的合成与分解1、分运动与合运动的定义一个物体同事参与几个运动时，这几个运动就成为这个实际运动的为分运动，而这个物体的实际运动就成为称为合运动。2、合运动与分运动的关系（1）等时性：合运动与分运动同时开始，同事进行，同事停止。（2）独立性：各分运动之间，以及分运动与合运动之间都独立进行，都互不影响。（3）等时性：各分运动规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果。(4)同一性：分运动与合运动的参考系是相同对的。3、运动的合成与分解的方法：遵循平行四边形定则。深化探究合运动的性质与轨道的判定：两个直线运动的合运动的性质和轨迹，有两个分运动的性质及合初速度的与加速的方向关系决定.（1）根据和加速度判定合运动是晕变速运动还是非匀速运动：若加速度是恒定不变的侧为匀变速运动，若加速度（大小或方向）是变化的则为非匀变速运动。（2）根据合加速度方向与合初速度的方向是否共线来判定是直线运动还是曲线运动：若和加速度的方向与合初速度的方向在同一条直线上则为直线运动，否则为曲线运动。特别提醒：（1）两个匀速直线运动的合运动任然是匀速直线运动。（2）一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速运动。当二者共线时，为匀变速直线运动；当二者不共线是为匀变速曲线运动。（3）两个匀变速直线运动的合运动任是匀变速运动；当合速度与合加速度在用一条直线上时，则为匀变速直线运动，当合初速度与合加速度不在同一条直线上时，为匀变速曲线运动。（4）两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动任是匀加速直线运动。5.2平抛运动复习导入：1、复习物体做直线运动条件和做曲线运动的条件。2、复习晕变速直线运动的规律与数学表达式。推进新课：演示：将粉笔头以水平抛出，让学生观察粉笔运动的轨迹情况，等学生回答后将水平抛运动的轨迹画在黑板上。生：粉笔的运动轨迹是一条曲线，因此它应该是做曲线运动。师：大家说的很对，而在物理上我们就把这种运动称为平抛运动，这也是我们今天要学习的内容。师：5.5向心加速度师：今天我们来学习向心加速度（板课题），在上新课之前，请同学们给我回忆一下，什么叫做匀速圆周运动。生：线速度大小处处相等的圆周运动。问：那么请大家再回忆一下，匀速圆周运动又有什么特点呢？生：1）线速度大小相等，所受的合外力不为零且方向始终指向圆心。2)角速度、周期、频率都不变。问：既然匀速圆周运动的合外力始终是指向圆心，那么请问匀速圆周运动的加速度方向应该指向哪里呢？生：指向圆心。问：为什么呢？生：因为合外力的方向与加速度的方向是相同的，力指向圆心，加速度也应该是指向圆心。师：回答的非常好，请大家钩一下课本P20页的结论：任何做匀速圆周运动的物体加速度都是指向圆心。这个加速度也就是我们本节课要学习的向心加速度。判断：刚才我们已经知道了圆周运动的向心加速度是始终指向圆心的，那么请大家思考一下相面这儿结论是否正确。结论：圆周运动一定是变加速度运动（或非匀变速运动）。（学生判断后板书以上结论）推进新课：师：我们知道加速度是矢量，有大小，又有方向，那么请大家想一下向心加速度的大小的表达式又是怎样的呢？（生思考一会儿之后可能是不知道到的，于是师开始如下引导：师：要求加速度的大小，请大家回忆一下，加速度是这样定义的？公式是怎样？生：加速度a=7.2功直接引入：师：这节课我们来学习“7.2功”（板书）问：大家以前在初中学过吧？生：学过。问：那么么叫做功呢？有谁还记得呢？请生A答：一个物体收到力的作用，并在力的方向上发生一段距离，这个力就对物体做了功。师：回答的非常好。比如说，人在静摩擦力的作用下，向前走动，静摩擦力就对人做了功。问：那么人在走动的工程中，还受到有其他力的作用了吗？他们都好受到那些力的作用呢？生：还受到重力与支持力的作用。问：人水平走动，重力与支持力对人做功了吗？生：没有。问：为什么没有做功呢？生：因为重力与支持力方向上物体没有发生一段位移。师：对了，在这个例子我们也可发现，针对同一个同受到多个力的时候，有的力做了功，而有的力却没有做功。那么请大家总结一下，力要对物体做功，必须要具备什么条件或因素呢？生：1）物体必须在力的方向上发生一段位移。（板书）问：很好，除了这个条件因素之外好友其他的吗？生：2）物体还必须要受力的作用。（板书）师：真棒！假如缺少了其中一个条件因素，力能对物体做功吗？生：不能。师：所以这两个因素缺一不可。情景分析：若人在刚才的例子中，静摩擦力的大小为F=200N，人移动的距离为L=2m,那么此时摩擦力做了多少J的功呢？生：所做的功为400J。师：非常正确，那么你们又是怎样计算出来的呢？生：F••L得到的。师：对了，功W=F••L,而这就是计算功的表达式。说明：F——表示物体所受到的力；L——表示物体在力F的方向上作用点所发生的位移。新课推进：问：如果物体所受的力F不死水平的，而是像图中这样，那么此时滑块沿F方向的位移又该是多少呢？备注：此处有图生：位移为Lcosα问：那么此时力F对物体所做的功W又等于多少呢？生：W=F•Lcosα师：如果我们将刚才的位移分解到F的方向上，那么分解到位移方向上的力又该为多少呢？生：分解到位移方向的力为Fcosα师：那么此时力所做的功还与刚才的一样吗？备注：此处有图生：一样，力所做的功W=F•Lcosα师：所以从这个例子中我们不难发现，计算一个力对物体所做的功的大小，不仅与力和位移有关，还与力和位移方向夹角的余弦值有关，如果将计算功的公式推广到所有请况应该为：W=F•Lcosα(板书)说明：上式中cosα表示力F和位移L的方向夹角余弦值。练一练：辨认下列各图中力与位移的夹角。备注：此处有图3.功的单位：焦耳，简称焦，符号为J.例1：已知F=100N,L=4m,α=37°.则力F对物体所做的功W=F•Lcosα=100N×4m×cos37°=320J结论：1N·m=1J.4.公式的理解1)公式中个物理量的含义。2）用此公式计算功，力F必须为恒力，及大小和方向都不变；若要用此公式计算变力的功，F也必须是变力的平均值。3）计算功时必须明确是计算哪个力做的功，不能张冠李戴。三、W=F•Lcosα的讨论①当0°≦α﹤90°时，cosα＞0，W为正值，称为力对物体做正功，或力对物体做功。②当α=90°时，cosα=0,W=0,力对物体做功为零，或称力对物体不做功。③当90°＜α≦180°时，cosα＜0,W为负值，称力对物体做负功，或说物体克服这个力做功。例2：用起重机把重量为2.0×10³N的物体匀速提高了5m，钢绳的拉力做了多少的功？重力所做的功？物体克服重力所做的功？5、功有正负，但是功是标量。说明：功的正负由cosα确定，在计算功时，F与L都只带正值计算，功的正负不表示大小也不表示方向，功的正负，是反映力对物体做功性质的，若为正功，说明该力在帮组物体运动，若负功，说明该力是阻碍物体运动。6、正、负功的意义.⑴正功的意义：力对物体做功，向物体提供能量，即受力物体获得了能量。⑵负功的意义：物体克服外力做功，向外输出能量（以消耗自身的能量为代价），即负功表示物体自身失去了能量。例3：此处有一例题例4：见课本P59页。规律总结：当物体在几个里的作用下发生一段位移时，求这几个力的总功的两种方法：①先分别求出各个力的对物体所做的功W1，W2，W3….Wn，然后再求出所有功的代数和，即W=W1+W2+······Wn为各力的总功。（注意：带入功的真符号）②先计算出各力的合力F合，然后由W=F合•Lcosα计算出各力的总功。7、变力做功的计算。师：由于力的变化，我们不能直接利用公式求解，所以我们必须将变力转化为恒力再用公式求解功，变力做功一般求解方法如下：①若力的方向不变，大小随位移做线性变化时，先求出变力的平均值F=(F初+F末)/2，然后再用W=F•Lcosα计算出变力做的功。如：弹簧弹力对物体做功。②若要计算非线性变化的变力做功，可以先作出变力F随位移变化的图象，则计算出图线与横轴所围成的几何图形的“面积”即为变力所做的功。③若力的大小不变，而方向始终与物体的运动方向相同或相反时，这类变力的对物体所做的功等于力和路程的乘积（不是位移），如：滑动摩擦力，空气阻力做功等。④8、摩擦力做功的特点⑴摩擦力可以做正功，可以做负功，也可以不做功。举例1：手握住一黑板檫（黑板檫保持竖直），黑板檫静止时，静摩擦力不做功；黑板檫随手匀速上升时，静摩擦力做正功；当黑板擦随手匀速下降时，静摩擦力做负功。举例2：有一斜槽，斜槽的末端是水平的，且在斜槽的末端有一小车，小车的上表面是粗糙的。现有一物块从斜槽上滚下，并能运动到下车上。当下车固定是时，小车受到的摩擦力不做功，而小车给物块的摩擦力做负功；当小车运动时，物块给小车的摩擦力做正功。⑵摩擦力做功与路径有关，摩擦力所做的功等于力乘以路程。9、重力做功的特点.如图2所示，物体从A→C，运动的路径有无数条，现任意写出了一下几种情况，讨论在这些运动过程中，重力所做的功是否相同.重力做的功：分析：图C是物体沿曲面由A滑到C，可以把曲面看成很多段小斜面组成，利用图B的结论可以得出，重力做功也为mgh。A：WG=mgh;B：WG=mgscosθ=mghC：W1=mgscosθ1=mg△h1WG=W1+W2+W3+····＋Wn=mg（△h1+△h2+△h3＋····＋△hn)=mgh结论：重力做功只跟它的起点和终点的位置（高度差）有关，与物体运动的路径无关。10、作用力与反作用力做功的特点①作用力与反作用力都可以做正功。如，光滑的水平上放两块磁铁，由于与它们之间的相互引力（或排斥力）使它们运动而具有动能，相互作用力都做了正功。②作用力与反作用力都可以做负功。如，两球相向运动而相碰，碰撞后速度都为零，此时相互作用力都做负功。③作用力与反作用力都可以不做功。卫星绕地球做匀速圆周运动，相互作用力都没有做功。④作用力与反作用力的代数和可以为零，可以为正，也可以为负。11、功与能量的关系。功是能量转化的量度。一个物体能对外做功，说明这个物体就具有能量。力对物体做了多少的功，就有多少的能量发生了转化。回忆总结：7.3功率复习导入：师：上节课我们学习了功，现在我请同学来回忆一下功的概念。生：高二新人教版选修3-11.1《电荷及其守恒定律》教案：问:在初中我们学习过电荷吗？那么请大家回忆一下自然界中有几种电荷呢？生：有正电和负点两种电荷。问：很好，那么物体在什么情况下要带正电，什么时候又带负点呢？生：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷；毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷为负电荷。举例：电子带负点；质子和原子核都带正电。问：电荷的多少我们通常又用什么来表示呢？它的符号又是什么呢？单位又是什么呢？生：电荷的多少用电荷量表示，简称电量，通常用电荷量Q或q表示；单位为库仑C。说明：比较电荷带电的多少,要比较的是其电荷量的绝对值；电荷量的正负不表示电荷量的大小,只代表电荷的性质。问：正负电荷间有没有相互作用?那么他们的相互作用又是怎么样的呢？生：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。问：那么要使物体带电的方法又有哪些呢？生：用摩擦的方法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。问：那么摩擦起电的实质又是什么呢？生：一个物体失去电子带正电，另一个物体得到这些电子带负电。（问：物体的微观结构是怎样的?生：原子由原子核和核外电子组成，原子核又由质子和中子组成。其中核外电子带负点，质子带正电，中子不带电。说明：离核外较远的电子容易受外界的作用而脱离原子核的束缚。）问：摩擦起电的原因是什么呢？生：摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体上。得到电子带负点；失去电子带正。2.静电感应金属导电机理：金属内有大量的自由的电子，当电荷靠近导体时，电子将发生定向移动，但正离子只在自己的平恒位置振动而不移动。感应起点的实质：物体不是创造了电荷，而是通过电荷感应是使物体的正负电荷分离，从而使物体对外显电性。举例说明：将一带正电的物体靠近金属棒，由于电荷间的相互作用，金属棒中的自由电子将发生移动，从而使金属棒的远端对外显正电，另近端对外显负电。静电感应规律：近端使物体带异种种电荷，异端使物体带同种电荷。3、接触起点两个完全相同的带电导体，接触后在分开，两者将原来带的电荷总量平均分配。举例说明：带+Q与-3Q的物体接触后，两物体带的电量都为-Q