江苏省启东中学高一物理第七章 机械能全章教案 人教版

1、江苏省启东中学高一物理第七章 机械能全章教案本章综述前面几章的学习都是从受力分析出发来解决物理问题的,这对物理过程分析的要求相当的高.而本章从另一个角度(能的角度)来分析物理问题,它对物理的过程分析要求不高,但是却站在一个更高的角度,要求对问题有综合的理解.本章包括功和能两个基本概念及动能定理和机械能守恒定理两条基本规律.功是力对空间的积累,是过程量.能是代表物体做功本领大小的物理量.而运用动能定理和机械能守恒定理解题时,注意以下步骤:研究对象的选取.选取某一物理过程进行研究,注意始末状态能量的变化.根据定律立式计算.注意对于初学者严格遵循定律表达方式.一、功一、课前预习预习导航在初中物理基础

2、上进一步理解功的概念,从功的定义出发,理解一个力做功所必须具备的那些条件?从功的计算公式W=FS cos出发,对于角的不同值,正确理解正功 ,负功的物理意义.在求合力做功的时候,要求灵活掌握两种基本方法.资料卡片关于功的定义,（前苏联）福里斯著的普通物理学是这样引入定义的:“在我们周围的环境中,我们接触的都是一些彼此之间以某种力（弹性力,万有引力,摩擦力以及其它各种力）相互作用着的物体.所以,在某种情形下,物体位置的改变,只有在力的作用下才能实现.因此,自然就有表明力是使物体移动的作用的特性的必要.在力学中,作为一种特性所取的是这样一的物理量,沿移动方向的分力和这个作用点移动的距离越大,这个量

3、就越大.这个量叫做功.”“功的数值等于力f,力的作用点的位移s及力与位移之间的夹角的余弦的乘积.”二、课堂释疑要点预览1 功的基本概念：功的定义: 物体受到力的作用并在力的方向上发生位移,则这个力对物体做了功.功的计算: W=FS cos此公式只适用于恒力做功.（1）当0900时: W为正,表示力对物体做正功.（2）当 =900时: W为零,表示力对物体不做功.（3）当900W2 B、W1 W2, P1 P2 B. W1 W2, P1P2C. W1W2, P1 P2 D. W1W2, P1P2二、填空题11.一质量为2的物体，在25N的力作用下，从静止开始向上匀加速上升，已知两秒末时物体的速度

4、为5m/s，则拉力做的功 J,重力做的功 J,1s末拉力的瞬时功率为 W12.质量为m汽车在平直的公路上行驶，若汽车的功率恒为P，最终匀速运动的速度为v1,则当汽车的行驶速度为v2（v223,物体从三个不同倾角斜面顶端滑到底端的过程中，摩擦力做功分别为W1、W2、W3,它们的关系是（ ）A.W1W2W3B. W1W2W3二、填空题11.质量为1的物体，在水平地面上运动，由于摩擦力的作用，它的速度由9m/s,减小到7m/s,物体减少的动能为 J,物体及周围空气内能增加量为 J.12. 1999年11月20日，我国成功发射了质量为m的“神州”号宇宙飞船，它标志着我国载入航天技术有了新的重大突破。该

5、宇宙飞船在环绕地球的椭圆轨道上运行，假设在运行中它的速度最大值为vm，当它由远地点运行到近地点的过程中，地球引力对它做功为W，则宇宙飞船在近地点的速度为 ，在远地点的速度为 。三、计算题13.质量为m，边长为a的均匀的正方体将其翻滚一次外力做功至少为多少？若是一个长宽分别为a,b，质量为M的长方体,情况有如何？14. 如图所示，水平传送带以恒定的速率v=2.0m/s传送质量为m=0.5kg的工作，工件都是在位置A处无初速地放到传送带上的，工件与传送带间的动摩擦因数=0.4，每当前一个工件在传送带上停止相对运动时，后一个工件即放到传送带上。求（g取10m/s2）（1）传送带上相对静止的工件间的距

6、离。 （2）传送带克服工件的摩擦阻力做功的功率及摩擦力对工件做功的平均功率。作业讲评1.B、C2.D、 A项力对物体做了多少功，物体就有多少能量发生转化。B项物体具有多少能量并不代表就做多少功。C项能量只能转化而不会消失。3.A、 功是能量转化的量度，虽然单位一样，却是两个不同的概念。4.B、C 在子弹穿过钢板的过程中，子弹的速度减小了，说明阻力对子单做负功。而钢板是固定的，所以子弹对钢板不做功。而子弹减少的动能转化为子弹和钢板的内能。5.A、B、C6.B、根据功能原理，力F做的功等于物体克服重力所做的功。7.A、D 由于高度一样，重力做的功一样，到达底端的动能一样，但是速度的方向不同，故重力

7、的瞬时功率不一样。8.A、B、C、从三个不同的角度来做本题。摩擦力f=mgcos=mgsin-ma.B、C正确，而根据功能关系，A对的。9.D10.C、Wf=mgcos=mgL,和斜面的倾角无关。11.16J 16J12.Vm，有万有引力知识可知近日点的速度较大，而远日点的速度有功能关系可得。13.W1=, W2= 在翻转过程中，只要将对角线翻至竖直位置，外力所做的功就最小14（1）（2）P克mgv0.40.51024W四、动能、动能定理一、课前预习预习导航在初中物理的基础上，从功能关系的角度，知道怎样推导动能的表达式？并进一步了解动能这一物理量具有哪些性质？利用牛顿第二定律和运动学公式来推导

8、动能定理，知道动能定理的适用条件。在用动能定理解题的过程中，总结解题的方法和一般的解题步骤。资料卡片在物理学史上对关于物体“运动的量度”有着一场矿日持久的争论。以笛卡尔为首的一派认为“应该把物体的质量和速度的乘积mv作为物体运动量的量度”。而德国物理学家莱布尼茨则认为运动不能用物体的质量和速度的乘积来衡量，而应该用mv2来量度。两种争论持续里半个多世纪。1743年，法国物理学家达朗贝尔指出这两种量度同样有效性，但对二者的区别还没有彻底澄清。一个多世纪以后，恩格斯在他的自然辩证法中指出了两种量度的本质区别，他说：“一句话，mv是以机械运动来量度机械运动；mv2是以机械运动转化为一定量的其他形式的

9、运动的能力来量度机械运动。”这句话把动能和动量的本质区别分开来了，动能的概念最终得到明确。二、课堂释疑要点预览1.动能的概念：物体由于运动而具有的能量叫做动能。用EK=mv2来表示。动能是状态量：态下的速率决定该状态下的动能。动能使标量：没有方向，不可能小于零。动能具有相对性：参考系的不同，速度就不同，动能就不同。一般一地面为参考系。2.动能定理：合外力对物体所做的功等于物体动能的改变量。注意：这里的合外力做功指的是，包括重力，弹力，摩擦力在内的一切力做的 功的代数和，也等于等于整的物理过程中各个阶段外力作功的代数和。表达式：W合mv22mv12EK2EK1EK适用条件：由于推导过程是从牛顿第

10、二定律和运动学公式出发的，所以动能定理只适用于惯性参考系下的任何物体，任何形式的运动。3.运用动能定理解体的基本方法：.在解题过程中，根据不同的阶段，选择不同的初状态和末状态。找出分别为多少。.分析该过程中合外力所做的功。注意：不要漏力。.列式计算。注意：在列式计算的时候，要养成这样的良好的解题习惯，在等式左边是外力做功，而等式右边是始末状态动能的变化。典型例题【例1】一质量为0.3的弹性小球，在光滑的水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前速度的大小相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小v和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为（ ）A .v=0 B.

11、 v=12m/s C. W=0 D. W=10.8J【解答】由于碰撞前后速度大小相等方向相反，所以v=vt-(-v0)=12m/s,根据动能定理W=EK=mvt2mv02=0。答案：BC【点评】速度是矢量，它的变化量要考虑碰撞前后的方向，而动能是标量，只要考虑碰撞前后的速度的大小。【例2】m从高为H，长为s的斜面顶端以加速度a由静止起滑到底端时的速度为v，斜面倾角为，动摩擦因数为，则下滑过程克服摩擦力做功为（ ）AmgHmv2/2 B（mgsinma）sCmgs cos DmgH【解答】 本题从三个不同的角度来理解。从做功的公式的角度WfScosmgs cos,所以C正确。从牛顿第二定律的角度

12、来看f= mgsinma所以B项正确。从动能定理的角度-Wf+WG=mv2,所以A项正确。答案：ABC【点评】本题主要考查的是对问题的全面认识。要学会从不同的角度来看问题。【例3】如图所示，AB长为2米，物块与水平面间的摩擦系数为0.2，现以10米/秒的速度从A出发，设物块与A和B 碰撞时无动能损失，最后物块停在距A多远处？【解答】在整个运动过程中，只有摩擦力对物体做负功。设物体移动的路程为S，则Wf=mgS在整个过程中EK0mv2根据动能定理WfEK代入数据mgSmv2得S=25m物体在AB之间往复12次，最后停在AB的中间，它离A的距离为1m.【点评】解本题的关键就是在理解动能定理的基础上

13、，找出整个过程中合外力的功，以及始末状态动能的变化。方法总结：用动能定理解题不注重物体运动的过程，只要找准整个过程中合外力的功，以及始末状态动能的变化。三、课后巩固课本题解（6）质量为2g的子弹，以300m/s的速度水平穿入厚度为5的木板，射穿后的速度是100m/s，子弹在射穿木板的过程中所受的平均阻力。解:设平均阻力为F，根据动能定理 Fs=mv22mv12F=(v22v12)= (3002-1002)=1.6103N巩固训练一、选择题1. 车作匀加速运动，速度从零增加到V的过程中发动机做功W1，从V增加到2V的过程中发动机做功W2，设牵引力和阻力恒定，则有（ ）A、W2=2W1 B、W2=

14、3W1 C、W2=4W1 D、仅能判断W2W12. 用100N的力将0.5千克的足球以8m/s的初速度沿水平方向踢出20米，则人对球做功为（ ）A200J B16J C2000J D无法确定3. 子弹以水平速度V射入静止在光滑水平面上的木块M，并留在其中，则（ ）A子弹克服阻力做功与木块获得的动能相等B阻力对子弹做功小于子弹动能的减少C子弹克服阻力做功与子弹对木块做功相等D子弹克阻力做功大于子弹对木块做功4. 如图所示，DO是水平面，AB是斜面，初速度为v0,物体从D点出发DBA滑到顶点时速度恰好为零，如果斜面改为AC，让该物体从D点出发DCA滑到A点且速度刚好为零，则物体具有的初速度（已知物

15、体与路面间的动摩擦系数处处相等且不为零）（ ）A. 大于v0B. 等于v0C. 小于v0D. 取决于斜面的倾角5. 质量不等，但具有相同初动能的两个物体，在摩擦系数相同的水平地面上滑行，直到停止，则（ ）A. 质量大的物体滑行的距离大B. 质量小的物体滑行的距离大C. 它们滑行的距离一样大D. 它们克服摩擦力所做的功一样多6. 有两个物体其质量M1M2它们初动能一样，若两物体受到不变的阻力F1和F2作用经过相同的时间停下，它们的位移分别为S1和S2，则（ ）A F1F2 ，且S1S2BF1F2 ，且S1S2CF1F2 ，且S1S2 DF1F2 ，且S1S27. 质量为m的物体从高为h的斜坡上a

16、点由静止滑下，滑到水平面上b点静止，如图所示，现在要把它从b点再拉回到a点，则外力对物体做功至少是（ ）A.B) mghB. 2mghC. 3mghD. 4mgh8 . 速度为的子弹，恰可穿透一块固定着的木板，如果子弹的速度为，子弹穿透木板时阻力视为不变，则可穿透同样的木板：（ ） 块； 块； 块； 块。9.一物体在竖直弹簧的上方米处下落，然后又被弹簧弹 回，如图所示，则物体动能最大时是：（ ）物体刚接触弹簧时；物体将弹簧压缩至最短时；物体重力与弹力相等时；弹簧等于原长时。10. 质量为m的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球小球受到空气的阻力作用，设在某一时

17、刻小球通过轨道的最低点。此时绳子的拉力为7mg，此后小球继续做圆周运动，恰好到达最高点，在这过程中小球克服空气阻力作的功为（ ）A. mgR B. mgR C. mgR D.mgR二、填空题11. 一人从高处坠下，当人下落H高度时安全带刚好绷紧，人又下落h后人的速度减为零，设人的质量为M，则绷紧过程中安全带对人的平均作用力为 。12. M=2千克的均匀木板长为L=40cm，放在水平面上， 右端与桌面齐，板与桌面间的摩擦系数为=0.2，现用水平力将其推落，水平力至少做功为 。三、计算题13.如图所示,物体沿一曲面从A点无初速度滑下,滑至曲面最低点B时,下滑的高度为5m.若物体的质量为1,到B点的

18、速度为6m/s,则在下滑过程中客服阻力所做的功是多少?14. 如图所示，光滑的水平面AB与光滑的半圆形轨道相接触，直径BC竖直，圆轨道半径为R一个质量为m的物体放在A处，AB=2R，物体在水平恒力F的作用下由静止开始运动，当物体运动到B点时撤去水平外力之后，物体恰好从圆轨道的定点C水平抛出，求水平力作业讲评1.B、速度从零增加到V的过程中位移S1=，从V增加到2V的过程中位移为S2=，牵引力不变，所以两次做功之比为1：3。2.B、人做的功等于球飞出时的初动能。3.D、设木块的位移为s，子弹射入的深度为d，阻力为f。则子弹对木块做的功W1fs,木块对子弹做的功w2= f(s+d)4.B、在整个过

19、程中，摩擦力做功大小始终为，与斜面的倾角无关。5.B、D、滑行的距离S=,质量大的速度小，滑行的距离小，质量小的速度大，滑行的距离大。而滑行过程中物体克服摩擦力做的功等于物体的动能。6.A、力作用的时间t=，可知,而力做的功是一样的，即=,所以。7.B、在运动过程中，物体克服阻力做的功Wf=WG=mgh.而上滑时，WF=Wf+WG=2mgh。8.D、每穿过一块木块子弹损耗的动能为，当速度为时，则可以穿过4块木块。9.C、当物体受到的外力为零时，速度最大。10.C、由题意得在最低点时，在最高点时。根据动能定理 ,得，。11.，由动能定理，即Mg(h+H)+Fh=0。12.0.8J，只要将木板的重

20、心推出桌面就可以了。13.32J，1050.53632J。14.5mg/4，在整个过程中利用动能定理，即。五、重力势能一、课前预习预习导航认识重力势能的概念,之道不仅运动的物体具有做功的本领,被举高的物体同样具有做功的本领.首先知道重力做功与重力势能变化有何的关系?其次,要知道重力做功与路径无关,只与物体始末位置的高度有关.要理解重力势能具有相对性.在理解重力势能的基础上,对弹性势能和势能的概念有一初步的认识.资料卡片在重力、弹力、静电力的作用下，移动物体做功的多少，仅取决于起点和终点的状态，而与运动的路径无关，因此可以引入相应的势能，如重力势能，弹性势能，静电势能等，由于这一类力做功与运动路

21、径无关，所以这一类力叫做保守力。保守力的功和势能的变化有如下关系：W保EP1-EP2=-EP,当W保0时，保守力做正功，EP1-EP2，EP，系统的势能要减少，当W保0时，保守力做负功，EP1-EP2，EP，系统的势能要增加。在摩擦力作用下，移动物体做功的多少与移动的路径有关，因而不能引入相应的势能，这一类力叫做耗散力，或非保守力。二、课堂释疑要点预览1.重力势能的概念：由于物体和地球间存在相互作用力,并由物体和地球的相对位置所决定的的能量,叫做重力势能.重力势能的表达式:EP=mgh(可见重力势能的大小只与物体的质量和高度决定)2.重力做功与重力势能的关系: WG=-EP物体从高出落下,重力

22、对物体做正功,根据功能关系,重力做多少功就有多少重力势能发生转化.可见,重力做正功,物体的重力势能减少,减少的重力势能转化为物体的动能.同理,物体往高处运动,重力做负功,物体的重力势能增加,动能减少.3.做功的特点:物体做功只与物体初位置高度和末位置高度有关,与运动的路径无关4.重力势能具有相对性:重力势能的大小与零势能位置的选取有关,在选取零势能参考平面后,重力势能才具有特定的值.一般选取地面为零势能参考平面.注意:虽然重力势能是相对的,但是重力势能的变化是绝对的,与参考面的选取无关.5.弹性势能与势能的概念;（1）弹性势能是发生弹性形变的物体,由于在回复原状时能够对外做功而具有的能量.弹性

23、势能跟跟物体发生的弹性形变的大小有关.(2) 势能是由于物体系统内各物体(或物体内部各个部分)存在相互作用,有相对位置决定的.典型例题【例1】例沿着高度相同，坡度不同、粗糙度也不同的斜面向上将一个物体拉到顶端，以下说法正确的是（ ）A、沿坡度小，B、长度大的斜面上升克服C、重力做功多。D、沿坡度大，E、粗糙程度大的斜面上升，F、克服G、重力做功多。H、沿坡度小，I、粗糙程度大的斜面上升，J、克服K、重力做功多。L、上述几种情况克服M、重力做功一样。【解答】重力做功与路径无关而只与高度差有关.本题中由于各种情况下重物上升的高度一样,所以克服重力做功一样.答案:D【点评】本题考查的是重力做功的特点.【例2】一物体静止在升降机的地板上,在升降机加速上升的的过程中,地板对物体支持力所做的功为 ( )A物体势能的增加量B物体动能的增加量C物体动能的增加量加上物体势能的增加量D. 物体动能的增加量加上客服重力所做的功【解答】 物体在上升的过程中,受到