第七章-机械能守恒定律-新课标（RJ）-必修2.ppt

1、高中物理 必修2 新课标（RJ）,第七章 机械能守恒定律,1追寻守恒量能量 2功 3功率 专题课：机车启动问题 4重力势能 5探究弹性势能的表达式 6实验：探究功与速度变化的关系,7动能和动能定理 习题课：动能定理的应用 8机械能守恒定律 专题课：多体机械能守恒问题 9实验：验证机械能守恒定律 10能量守恒定律与能源 本章总结提升,1追寻守恒量能量 2功,1初步领会能量转化、变中有恒的思想，了解势能、动能的概念 2领会寻找守恒量是科学研究的重要思想方法，会分析生活中有关机械能转化的问题 3初步认识功和能量变化的关系，理解功的概念，知道做功的两个要素，明确功是标量 4知道WF lcos 的适用范

2、围，会用功的公式进行计算，会计算多个力的总功 5理解正功、负功的概念，初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法,教学目标,【重点】 (1)理解动能、势能的含义 (2)使学生在理解力对物体做功的两个要素基础上掌握功的概念和功的计算公式 【难点】 (1)在动能和势能转化的过程中体会能量守恒 (2)引导学生深刻理解正、负功的物理意义，及会判定各个力做功的正负和各个力所做的总功的求解,重点难点,学生是知识的主动建构者，学生对所研究问题的热情程度及在探究过程中所表现出来的精神状态和情绪，直接影响教学的效果本节利用学生生活中常见的秋千、海盗船，由静止下落的乒乓球等引入新课，用伽利略理想斜面实验，引发学

3、生的思维能力，使学生产生求知的兴趣与热情通过感悟斜面实验的科学现象，重走追寻守恒量的科学之路，完成教学目标的情感态度这一难度要求继而通过滚摆、单摆的视频资源调动探求动能与势能转化的关系，体会能量的守恒思想 本节课应当充分利用学生对于功的感性经验，调动学生的积极性，启发学生积极参与小组讨论，培养学生的表达能力在判断做功条件时，位移应当强调是对地位移，学生对正功、负功以及阻力做功特点的理解需要进一步强化.,教学建议,【导入一】 如图所示，一个用细线悬挂的小球从A点开始摆动记住它向右能够达到的最大高度然后用一把直尺在P点挡住摆线，看一看这种情况下小球所能达到的高度,新课导入,这个实验现象说明了什么？

4、它是否说明在小球摆动的过程中某种“东西”是不变的？这种“东西”会是什么？ 通过本节课的学习，同学们就能理解这一实验现象了,新课导入,【导入二】 在20世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生了中国、日本和韩国的62名青年学生成功地推倒了340多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的297万张的世界纪录从电视画面可看出，骨牌瞬间依次倒下的场面蔚为壮观，其间显示的图案丰富多彩，令人惊叹其中蕴含着一定的科学道理，这就是“多米诺骨牌效应”该效应产生的能量是十分巨大的这种效应的物理道理是：骨牌竖着时，重心较高，倒下时重心下降，倒下过程中，将其重力势能

5、转化为动能，它倒在第二张牌上，这个动能的一部分就转移到第二张牌上，第二张牌,新课导入,将第一张牌转移来的动能和自己倒下过程中由本身具有的重力势能转化来的动能之和，再传到第三张牌上所以每张牌倒下的时候，虽然有部分能量损失，但具有的动能都比前一块牌大，因此它们的速度一个比一个快，也就是说，它们依次推倒的能量一个比一个大你可以设想一下，如果牌的个数足够多，那么最后一个牌的速度将是怎样的大！场面又是何等的壮观！ 故事中应用到了动能、势能及其转化今天，我们就来学习追寻守恒量这节课，学习问题中展示的能量问题，探索其中的奥秘.,新课导入,1伽利略在斜面实验中发现一个具有启发性的事实：无论斜面陡或缓，小球的速

6、度总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度_在物理学中，我们把这一事实说成是“某个量是_的”，并且把这个量叫作能量或能 2势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量 3动能：物体由于_而具有的能量 注意：在伽利略的理想斜面实验中，小球的动能和势能相互转化，但二者的总量是保持不变的,能量,知识必备,知识点一,相同,守恒,运动,1定义：如果一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了_，那么这个力就对物体做了功 2做功的因素：_和物体在_上发生的位移 3功的计算 (1)若力的方向与位移的方向一致，则W_ (2)若力的方向与位移的方向所成的夹角为，则W_ 4功的单位：在国际单

7、位制中，功的单位是_，简称_，符号是J.,功,知识必备,知识点二,一段位移,力,力的方向,Fl,Flcos ,焦耳,焦,正功和负功,知识必备,知识点三,不做功,正,负,克服,2合力的功 功是标量，当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这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_，也等于这几个力的_对这个物体所做的功,知识必备,代数和,合力,想一想 荡秋千是一种常见的娱乐活动如果空气阻力和秋千各部分的摩擦力可以忽略，那么，秋千就会不停地摆动下去，这说明秋千在运动过程当中有一个保持不变的“东西”你认为这个“东西”是什么？ 要点总结 能量的转化与守恒问题解题方法如下： 1分析对应的转化

8、过程是哪些； 2看清有几种形式的能量参与转化； 3用_原理判断一种能量变化时，另一种能量怎样变化,学习互动,能量转化与守恒思想的理解和应用,考点一,能量总量不变,学习互动,例1 图711是上海“明珠线”某车站的设计方案由于站台建得稍高，电车进站时要上坡，出站时要下坡忽略斜坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？,答案这样设计的主要优点在于节约电能,解析 电车进站前虽关闭了电动机，但仍具有动能，可使电车爬上斜坡，将动能转化为势能储存起来出站时，电车可利用斜坡再将势能转化成动能可见，这种设计方案可以节约电能,图711,想一想 “正功和负功方向相反”及“正功大于负功”这两种说法对吗？ 要点总结 1功是

9、标量，其正负不代表方向，而是表示能量转化的方式 2判断功的正负的方法 (1)看力F与位移l的夹角：90时，力做_ (2)看力F与速度v的夹角：90时，力做_ (3)看速率是增大还是减小： 若在力的作用下速率增大，此力做正功；反之则做负功,学习互动,对功的正负的理解和判定,考点二,负功,负功,学习互动,例2 (多选)如图712所示，木块A、B叠放在光滑水平面上，A、B接触面不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速运动，设A、B间的摩擦力为f，则以下说法正确的是() AF对B做正功，对A不做功 Bf对B做负功，对A做正功 Cf对A不做功，对B做负功 Df对A和B组成的系统做功为0,答案

10、 ABD,图712,学习互动,解析 A、B一起沿光滑水平面加速运动，它们的位移相等， F作用在B上，没有作用在A上，B在力F的方向上发生了位移，由WFl可知F对B做正功，对A不做功，故选项A正确； B对A的摩擦力向右，A对B的摩擦力向左，而A、B位移均水平向右，由WFlcos 可知，f对B做负功，对A做正功，选项B正确，选项C错误；f对A做功为WAfl，f对B做功为WBfl，故f对A、B整体做功为W总WAWB0，选项D正确,点评 本题考查功的正负的判断，要掌握其基本方法，同时要特别注意此处所谈到的物体的位移是对地位移,学习互动,变式 如图713所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法

11、如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是() A轮胎受到的地面的摩擦力做了负功 B轮胎受到的重力做了正功 C轮胎受到的拉力不做功 D轮胎受到的地面的支持力做了正功,答案 A,图713,学习互动,解析 根据力做功的条件，轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直，这两个力均不做功，B、D项错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，A项正确；轮胎受到的拉力与位移夹角小于90，做正功，C项错误,想一想 物理学中的“做功”与日常生活中的“工作”含义相同吗？ 要点总结 1用公式WFlcos 求功的两种方法：一是功等于沿力F方向的_与力的乘积；二是功等于位移与沿位移方向的力的

12、乘积 2计算几个力的总功，通常有以下两种不同的处理方法： (1)虽然力、位移都是矢量，但功是标量，所以几个力的总功等于各个力所做功的代数和若以W1、W2、W3、Wn分别表示力F1、F2、F3、Fn所做的功(含正功与负功)，则这些力所做的总功为W总_ (2)求出物体所受的合外力，这些力所做的总功为W总_,学习互动,恒力做功的分析和计算,考点三,位移,W1W2W3Wn,F合lcos ,学习互动,例3 如图714所示，质量为m的物体静止在倾角为的斜面上，物体与斜面始终相对静止，它们之间的动摩擦因数为，现使斜面水平向左匀速移动距离l.试求： (1)摩擦力对物体做的功； (2)斜面的弹力对物体做的功；

13、(3)重力对物体做的功； (4)斜面对物体做的功是多少？ 各力对物体所做的总功是多少？,图714,答案 (1)mglsin cos (2)mglsin cos (3)0(4)00,学习互动,解析 物体受力情况如图所示，物体受到重力mg、摩擦力f和支持力FN的作用由于物体相对斜面静止，物体相对地面水平向左匀速移动距离l，上述各力均是恒力，故可用WFlcos 计算各力的功 根据物体的平衡条件，可得fmgsin ，FNmgcos . (1)Wff lcos (180)mglsin cos ； (2)WFNFN lcos (90)mglsin cos ； (3)WGmglcos 900； (4)斜面对

14、物体做的功为斜面对物体施的力做功的代数和，W斜WfWFN0. 各个力对物体所做的总功等于各个力做功的代数和，即W总WfWFNWG0.,学习互动,例4 一个物体置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力F1 、F2 作用，如图715所示经一段位移，F1做功为6 J，克服F2做功为8 J，则F1 、F2的合力做功为() A14 J B10 J C2 J D2 J,图715,答案 C,解析 功是标量，所以F1、F2的合力做功应等于两个力做功的代数和，即6 J8 J2 J，选项C正确,点评 上面例题考查恒力做功和总功的计算，要注意统一成国际单位，并严格按照公式进行计算,备用习题,1让小球由静止沿一个斜面滚下

15、，小球将滚上另一个对接斜面，没有摩擦时，hA_hB，如图所示小球运动中_的量叫能量,答案 守恒,备用习题,2(多选)质量为m的物体放在粗糙的水平面上，受到水平力F的作用，下列叙述中正确的是() A如果物体做匀加速直线运动，则力F一定做正功 B如果物体做匀加速直线运动，则力F可能做负功 C如果物体做匀减速直线运动，则力F可能做正功 D如果物体做匀减速直线运动，则力F可能做负功,答案 ACD,解析 物体在粗糙的水平面上运动一定要受到摩擦力，当物体在力F作用下做匀加速直线运动时，力F与位移的夹角为0，力F对物体一定做正功；当物体在力F作用下做匀减速直线运动时，力F与位移的夹角可以为0也可以为180，

16、故力F对物体可以做正功，也可以做负功,备用习题,3如图所示，利用斜面从货车上卸货，每包货物的质量m20 kg，斜面倾角37，斜面的长度l0.5 m，货物与斜面间的动摩擦因数0.2，求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功以及合外力做的功(取g10 m/s2),答案重力做的功为60 J支持力不做功摩擦力做的功为16 J合外力做的功为44 J,解析斜面上的货物受到重力G、斜面支持力FN和摩擦力f共三个力的作用货物位移的方向沿斜面向下，可以用正交分解法，将货物所受的重力分解到与斜面平行的方向和与斜面垂直的方向可以看出，三个力中重力,备用习题,和摩擦力对货物做功，而斜面支持力对货物没有做功

17、其中重力G对货物做的功 W1mglsin 3720100.50.6 J60 J 支持力FN对货物没有做功，W20 摩擦力f对货物做负功 W3mgcos 37lcos 1800.220100.80.5 J16 J 所以，外力做的总功为 WW1W2W3(60016) J44 J. 若先计算合外力再求功，则合外力做的功WF合l(mgsin 37mgcos 37)l(20100.60.220100.8)0.5 J44 J.,自我检测,1(能量转化与守恒思想的理解和应用)如果某一物体在某一过程中动能和势能总量是守恒的，则对这句话的理解正确的是() A就是指势能和动能都不变化 B当动能增加时，势能一定减少

18、 C当动能增加时，势能有可能增加 D这样的过程是不存在的,答案 B,解析 动能和势能总量守恒是指在一个过程中，动能、势能可能发生变化，但其总量不变，因此A错误；在总量不变的前提下，动能增加了，必定是势能减少了，此时是势能转化为动能，而不可能两者都增加或两者都减少，所以B正确，C错误；在一定的条件下，动能和势能总量是有可能守恒的，所以D错误,自我检测,2(对功的正负的理解和判定)一个人乘电梯从1楼到18楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是() A始终做正功 B加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功 C加速时做正功，匀速和减速时做负功 D加速和匀速时做

19、正功，减速时做负功,答案 A,解析 人坐电梯向上加速运动时受到的支持力向上且大于重力，做正功；匀速运动时，支持力竖直向上且等于重力，做正功；减速运动时，支持力竖直向上且小于重力，做正功，故选项A正确,自我检测,3(恒力做功的分析和计算)(多选)如图716所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则雪橇受到的() A支持力做功为mgl B重力做功为0 C拉力做功为Flcos D滑动摩擦力做功为mgl,答案 BC,解析 根据功的概念可知，重力和支持力的方向为竖直方向，而位移的方向为水平方

20、向，所以支持力和重力做功均为零，选项A错误，选项B正确；拉力做功为WFlcos ，选项C正确；雪橇受地面的摩擦力为(mgFsin )，所以滑动摩擦力做功为(mgFsin )l，选项D错误,图716,3功率,教学目标,【重点】 理解功率的概念 【难点】 理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算,重点难点,“功率”概念的建立，采用了物理学中经常使用的比值定义法，所以本节课的教学应立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，使学生学会思考问题在机车启动过程的分析着重培养学生的逻辑思维，引导学生认识物理与社会生活的密切联系，综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题通过学生设计测量机

21、械功率的实验，达到学以致用的目的，培养学生运用科学知识解决实际问题的能力,教学建议,【导入一】 教师活动：初中我们学过做功的两个因素是什么？ 学生思考并回答：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离 扩展：高中我们已学习了位移，所以做功的两个要素我们可以认为是：作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的位移,新课导入,一个物体受到力的作用，且在力的方向上移动了一段位移，这时，我们就说这个力对物体做了功在初中学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一致性，如果力的方向与物体的运动方向不一致呢？相反呢？力对物体做不做功？若做了功，又做了多少功？怎样计算这些功呢？本节课我们来继续学习有

22、关功的知识，在初中的基础上进行扩展,新课导入,【导入二】 应用实物器材，让几位学生到台上动手操作将物体从一个位置移动到另一位置例如： 1出示茶杯，要求学生动手将茶杯从讲台桌的一端移动到另外一端(或移到窗台上) 2将一桶水从教室左端提到右端 3放有重物并带有拉绳的小车从教室的前排拉到后排 让学生动手操作上述几种过程并将操作过程用示意图展示在黑板上,新课导入,预测：学生可以采用不同的方法，如平推、上提、斜拉等搬运方法达到搬运的目的 教师提出问题：几位同学在上述操作过程中，他们对物体的作用力在哪些阶段做了功？所做的功如何计算？,新课导入,1物理意义：功率是表示做功快慢的物理量 2定义：功W与完成这些

23、功所用时间t的比值 3定义式：_ 4单位：在国际单位制中，功率的单位是_，简称_，符号是_. 1 W1 J/s，1 kW103 W.,功率,知识必备,知识点一,瓦特,瓦,W,知识必备,实际输出,1当一个力与物体运动方向在同一条直线上时，这个力对物体做功的功率等于_与物体_的乘积 2关系式：P_ (1)若v是物体的平均速度，则PFv对应这段时间内的_功率 (2)若v是瞬时速度，则P表示该时刻的_功率,功率与速度,知识必备,知识点二,力,运动速度,Fv,平均,瞬时,想一想 不论是人力直接做功，还是使用牛、马等畜力做功，或者是利用机械来做功，人们除了关注做功的多少，为什么还要关注做功的快慢呢？ 要点

24、总结 1功率的概念是通过比值形式定义的，因此不能笼统地说完成的功越多，功率就一定越大 2对于功率的计算主要有以下途径：通过定义式_计算(得到的是平均功率)；通过_计算(v是平均速度则P为平均功率，v是瞬时速度则P为瞬时功率) 说明：如果F、v二者存在夹角，则用PFvcos 来计算功率,学习互动,功率的理解和计算,考点一,PFv,学习互动,例1 在F6 N的水平力作用下，质量m3 kg的物体在光滑水平面上由静止开始运动，运动时间t3 s求： (1)力F在t3 s内对物体做的功； (2)力F在t3 s内对物体做功的平均功率； (3)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率,答案 (1)54 J(2)18

25、 W(3)36 W,学习互动,1,学习互动,点评 在功率的两个公式中，用定义式计算的一定是平均功率，而用PFv计算时，如果v是平均速度，则功率为平均功率，如果v是瞬时速度，则功率为瞬时功率,想一想 汽车上坡时，司机要通过换挡来减小速度，这是为什么呢？ 要点总结 1公式PFv中， F为作用在物体上的力，v为物体_大小，P为F对物体做功的功率 2当发动机的功率P一定时，牵引力F与机车速度v成_,学习互动,功率和速度的关系,考点二,对地速度,反比,学习互动,例2 已知飞机飞行时所受阻力与其速度成正比，如果某战斗机以v的速度水平匀速行驶时，其发动机的功率为P.当该战斗机以3v的速度水平匀速行驶时，战斗

26、机发动机的功率为() AP B3P C6P D9P,答案 D,解析 根据题意可知，战斗机以速度v水平匀速行驶时，战斗机的动力为FFfkv，此时战斗机的功率为PFvkv2；当战斗机以3v的速度匀速行驶时，战斗机的动力变为FFfk3v，此时战斗机的功率变为PF3v9kv2，联立可得P9P.,点评 本题的分析要注意以下两点：第一，战斗机水平匀速飞行，其动力与阻力大小相等；第二，战斗机速度发生变化时，其所受阻力也相应发生变化,学习互动,例3 将一物体用轻质细线拴住，一端固定于O点，将细线拉直并使细线处于水平状态，如图731所示，将物体无初速度释放，物体下摆到悬点正下方过程中，重力的瞬时功率变化情况是(

27、) A一直增大 B一直减小 C先增大后减小 D先减小后增大,图731,答案 C,解析 在刚释放时，物体的速度为零，故重力的瞬时功率为零到达最低点时，物体的速度最大，但速度方向与重力的方向垂直，故重力的瞬时功率也为零但下落过程中重力的瞬时功率并不为零，故重力的瞬时功率先增大后减小，C选项正确,想一想 你能设法估测一名滑冰运动员沿水平直线滑行时的功率吗？需要做哪些测量工作？ 要点总结 现实生活、工作以及体育比赛中有很多做功情景，如跑步、跳绳、搬运货物、抛接物体等都涉及做功问题，也都会涉及功率问题将这些活动进行合理模型化转化是计算其功率的关键,学习互动,生活中的功率问题,考点三,学习互动,例4 20

28、14年9月22日，林清峰代表中国举重队出战韩国仁川亚运会男子举重项目69公斤级的比赛，并且拿到了金牌比赛中，林清峰第二次试举，他成功举起187公斤杠铃，历时约3 s，则林清峰在举起杠铃过程中的平均功率是() A一百瓦左右 B一千瓦左右 C几千瓦 D几十千瓦,答案 B,学习互动,点评 本题的分析主要是做好两方面工作：其一，举重运动的模型化转化，将举重运动视为物体竖直上升的运动，且其始、末速度为零；其二，做好相关数据的估计，例如本题中杠铃上升的高度近似为2 m、举重过程持续的时间约为3 s等数值的估计，不能出现脱离实际的错误,备用习题,一辆汽车以功率P1在平直公路上匀速行驶，若驾驶员突然减小油门，

29、使汽车的功率减小为P2并继续行驶若整个过程中阻力恒定不变，此后汽车发动机的牵引力将() A保持不变 B不断减小 C突然减小，再增大，后保持不变 D突然增大，再减小，后保持不变,解析由P1Fv知，当汽车以功率P1匀速行驶时，FFf，加速度a0.若突然减小油门，汽车的功率由P1减小到P2，则F突然减小整个过程中阻力Ff恒定不变，即FFf，此时加速度a0，所以汽车将减速由P2Fv知，此后保持功率P2不变继续行驶，v减小，F增大当FFf时，汽车不再减速，而以一较小速度匀速行驶，牵引力不再增大,答案 C,自我检测,1(对功率的理解)(多选)关于功率，下列说法中正确的是() A功率是表示力做功多少的物理量

30、 B功率是表示力做功快慢的物理量 C做功时间越长，功率一定越小 D力做功越多，功率不一定越大,答案 BD,自我检测,2(PFv的理解)汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是() A减小速度，得到较小的牵引力 B增大速度，得到较小的牵引力 C减小速度，得到较大的牵引力 D增大速度，得到较大的牵引力,答案 C,自我检测,3(功率的计算)(多选)如图732甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间变化的关系如图乙所示，由此可知(g取10 m/s2)() A物体加速度大小为2 m/s2 BF的大小为21 N C4 s末F的功率大小为42 W D

31、4 s内F做功的平均功率为21 W,图732,学习互动,答案 CD,习题课：机车启动问题,1根据公式PFv进一步理解汽车发动机功率一定时，牵引力和速度之间的关系 2掌握机车“以恒定功率启动”和“以恒定加速度启动”过程及其相关物理量的定量变化规律 3掌握机车启动的其他变式问题和类机车启动问题的分析方法,教学目标,【重点】 两种启动方式 【难点】 “以恒定加速度启动”过程分析,重点难点,在明确“机车功率为机车牵引力的功率”的基础上首先引导学生探究机车“以恒定功率启动”过程，重点是动力学变化过程，可以通过速度时间图线加以辅助说明，然后可让学生自己分析机车“以恒定加速度启动”过程，最后也通过速度时间图

32、线加以辅助说明，同时要做好两种启动方式的比较，掌握其异同点，避免混淆 在例题的设置上可以从简单情况入手，逐渐增加难度，本节课(初学)不宜出现过难问题，应让学生树立攻克这一难点的信心,教学建议,【导入一】 同学们经常乘坐汽车出行，汽车由静止开始达到预定速度的过程，我们称其为启动过程那么你平时注意过汽车启动过程的基本形式吗？这就是我们这节课的主要内容 【导入二】 同学们都会骑自行车，你和自行车作为一个整体就构成了一个简单“机车”，我们骑车由静止开始到达到最大速度的过程就好比“机车的启动过程”，同学们想想我们可以有几种形式把自行车骑到最大速度呢？,新课导入,生1：一开始就猛力地蹬车一直到最大速度！

33、生2：慢慢蹬车逐渐增加车速，最后也达到最大速度！ 师：好！我们平时骑车其实并不太注意这些，刚才两个同学描述的情况实际上很接近两种基本的启动过程“以恒定功率启动”和“以恒定加速度启动”下面我们先研究第一种形式.,新课导入,学习互动,机车以恒定功率启动,考点一,答案 B,学习互动,答题要点 本题考查机车启动过程中功率的相关知识，难度一般解答本题需要清楚以下两点：第一，机车功率、牵引力、瞬时速度三者间的定量关系；第二，达到最大速度时，机车牵引力与阻力相等机车以恒定功率启动过程分析如下表所示，要认真领会和把握,学习互动,例2 质量为m的汽车沿平直公路行驶，当它的加速度为a时，速度为v，此时发动机的实际

34、功率为P.设汽车运动中所受阻力恒定，发动机的额定功率为Pm，则它在平直公路行驶的最大速度是_,学习互动,机车以恒定加速度启动,考点二,学习互动,例3 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍(g取10 m/s2) (1)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，汽车的功率如何变化？这一过程能维持多长时间？ (2)若汽车以不变的额定功率从静止启动，汽车的加速度如何变化？当汽车的加速度为2 m/s2时，速度为多大？ (3)汽车在运动过程中所能达到的最大速度为多大？,学习互动,学习互动,学习互动,答题要点 例2和例3都侧重于考查

35、对机车启动的动力学分析，机车以恒定加速度启动是本讲学习的难点，相关过程和动力学分析如下表所示，在具体题目中要灵活应用,学习互动,学习互动,启动类问题综合分析,考点三,例4 起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其速度图像如图Z31所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图像是图Z32中的(不计空气阻力)(),图Z31,图Z32,解析 在0t1时间内，重物从静止开始竖直向上做匀加速直线运动，设加速度大小为a1，根据牛顿第二定律，钢索拉力F1m(ga1)，可见拉力是恒力，其功率P1F1vm(ga1)v，对应的Pt图像是经过原点的倾斜线段；在t1t2时间内，重物匀速上升，钢索拉力F2mg，功率P2F2

36、vmgv，对应的Pt图像是一条平行于横轴的线段，考虑到在t1时刻，拉力突然减小，而速度大小不变，其功率也突然减小，据此可排除选项A；在t2t3时间内，重物做匀减速直线运动，设加速度大小为a2，根据牛顿第二定律，钢索拉力F3m(ga2)，可见拉力是恒力，其功率P3F3vm(ga2)v，对应的Pt图像是倾斜线段，据此，可排除选项D；在t2时刻，拉力突然减小，而速度大小不变，其功率也突然减小，据此可排除选项C，故只有选项B正确,学习互动,答案 B,学习互动,答题要点 本题属于机车启动的综合应用问题，关于此类问题的分析要注意以下几点： (1)机车启动的方式不同，机车运动的规律就不同，因此机车启动时，其

37、功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同，分析图像时应注意坐标轴的意义及图像所描述的规律 (2)恒定功率下的加速过程一定不是匀加速过程，这种加速过程发动机做的功可用WPt计算，不能用WFl计算(因为F为变力) (3)以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用WFl计算，不能用WPt计算(因为功率P是变化的),学习互动,备用习题,1(多选)同一辆货车两次匀速驶上同一坡路，在空载时上坡的速度为v1，牵引力为F1；在满载时上坡的速度为v2，牵引力为F2.已知两次上坡过程该货车的输出功率相同，则() Av1v2 Bv1F2 DF1F2,答案 AD,解析货车匀速上坡时的

38、牵引力Fmgsin mgcos ，空载时的牵引力F1小于满载时的牵引力F2，选项D正确；由PF1v1F2v2可知v1v2，选项A正确,备用习题,2汽车由静止开始运动，若要使汽车在开始运动后一小段时间内保持匀加速直线运动，则 () A不断增大牵引力和牵引力的功率 B不断减小牵引力和牵引力的功率 C保持牵引力不变，不断增大牵引力功率 D不能判断牵引力功率怎样变化,答案 C,解析汽车保持匀加速直线运动，所受合力不变，牵引力也不变，但速度增大，牵引力的功率增大，C正确，A、B、D错误,备用习题,答案 A,备用习题,自我检测,1(机车启动的理解)机车以下列两种方式启动，且沿直线运动(设阻力不变)方式：机

39、车以不变的额定功率启动；方式：机车的启动功率先随速度均匀增加，后保持额定功率不变如图Z33给出的四个图像中，能够正确反映机车的速度v随时间t变化的是() A甲对应方式，乙对应方式 B乙对应方式，丙对应方式 C甲对应方式，丙对应方式 D丙对应方式，丁对应方式,图Z33,自我检测,答案 B,自我检测,图Z34,自我检测,答案 D,自我检测,3(启动类问题综合分析)质量为5 t的汽车在水平路面上以加速度a2 m/s2启动，所受阻力为1.0103 N，汽车启动后第1 s末的瞬时功率是(假设此时汽车尚未达到额定功率)() A22 kW B2 kW C1.1 kW D20 kW,答案 A,解析 设汽车牵引

40、力为F，由牛顿第二定律得Ffma，可得F11 000 N，因为vat2 m/s，所以PFv22 000 W22 kW，选项A正确,4重力势能,1认识重力做功与路径无关的特点，理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算 2理解重力做功与重力势能变化的关系，知道重力势能具有相对性，知道重力势能是物体和地球的系统共有的,教学目标,【重点】 重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系 【难点】 重力势能的系统性和相对性,重点难点,重力势能及其相对性是本节的主要教学内容从分析重力做功与路径无关入手，来建立重力势能的概念，在这一环节，要让学生亲自动手算一算这两种情况下重力对物体做了多少功，来加

41、深对探究过程的理解正是因为重力做功有这样的特点，才引入重力势能的概念，对这一点学生会感觉比较困难这一认知是逐渐建立起来的，在“追寻守恒量”一节中，给出了势能的定义，“物体势能是物体凭借其位置而具有的能量”启发学生思考，请学生说一说重力势能应该与哪些物理量有关经过讨论，学生会得出，重力势能应跟物体在地球的相对位置有关，还应与物体受到的重力有关,教学建议,本节重点讲述重力势能及其相对性，重力势能的变化以及与重力做功的关系重力做正功时，重力势能减少，克服重力做功(重力做负功)时，重力势能增加，关于这个关系，学生往往不易理解，教学时最好能结合一些实例，从能量转化的角度分析，解开学生的困惑，例如可举例子

42、：在自由落体运动中，重力做正功，重力势能减少，同时由动能定理可知，动能增加，重力势能转化为动能这样做，也可以为下一节讲解机械能守恒定律作好准备.,教学建议,【导入一】 1994年7月7日，苏梅克列维9号彗星以60 km/s的速度向木星飞驰而去第一颗彗核撞上了木星，紧接着，其余的彗核也接二连三地向木星撞击，这一壮烈的天体碰撞，持续了5天才宣告结束碰撞产生了相当于20亿颗原子弹爆炸的威力，产生的火球，直径达10 km，温度达到7000 ，产生的光亮在数亿千米外也能拍到，腾起的蘑菇云极为壮观，形成的尘埃云团与地球同样大小，并存在了几个月之久 教师引导学生思考讨论：为什么彗星撞击木星时会产生如此大的能

43、量呢？,新课导入,【导入二】 (多媒体投影演示引发学生注意，引导学生进入状态)打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里；苹果自高处下落；飞机投弹等等 师：从刚才的画面中，同学们想到了什么，从做功和能量转化的角度分析问题 生：重锤把水泥桩打进地里；苹果自高处下落；飞机投下的炸弹等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功据功和能的关系，既然重力做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能因为一个物体能够对外做功，所以这个物体具有能量,新课导入,1判断重力做功 (1)由于重力的方向是_的，所以当物体在水平方向运动时，重力_ (2)当物体向下运动时，无论物体的运动方向是竖直向下还是斜向下，重力一定_ (3

44、)当物体向上运动时，无论物体的运动方向是竖直向上还是斜向上，重力一定_ 2重力做功的大小 (1)重力做功的大小与物体的_无关，只与物体的重力以及初、末位置的_有关 (2)公式：WGmgh_,重力做功,知识必备,知识点一,竖直向下,不做功,做正功,做负功,运动路径,高度差,mgh1mgh2,1定义：由于mgh这个量既与_密切相关，又恰与_的基本特征(与重力、高度有关)一致，所以我们把物理量mgh叫作物体的重力势能，常用Ep表示，即Ep_ 2相对性：由于物体的高度h总是相对于某一水平面来说的，所以重力势能是_ 3正负：重力势能是_量，但有正、负之分，其正、负不表示方向，而表示物体位于参考平面(零势

45、能面)的上方还是下方，也就表示了重力势能的大小 4系统共有：由于重力是物体和地球之间的相互作用力，因此重力势能也是属于这个系统的，通常我们会简单地说，某个物体具有重力势能,重力势能,知识必备,知识点二,重力做的功,势能,mgh,相对的,标,1当重力对物体做正功时，物体的重力势能_；当重力对物体做负功时，物体的重力势能_ 2重力对物体做多少功，物体的重力势能就_ 3重力做功与重力势能的关系为WGEp1Ep2.,重力做功与重力势能变化的关系,知识必备,知识点三,减少,增加,减少多少,想一想 重力做功与路径有关吗？ 要点总结 对重力做功特点的理解要注意以下两点： 1重力做功与物体的运动路径_，只与初

46、、末位置的高度差有关，利用这一点在解一些往复运动或多个运动过程的复杂问题时，可省去大量中间过程，根据高度差，由功的公式一步求解，尤为方便 2重力做的功利用重力mg乘以物体在竖直方向上的_进行计算,学习互动,重力做功的计算,考点一,无关,位移h,学习互动,例1 如图741所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则() A沿轨道1滑下重力做的功多 B沿轨道2滑下重力做的功多 C沿轨道3滑下重力做的功多 D沿三条轨道滑下重力做的 功一样多,答案 D,解析 重力做功与路径无关，取决于初、末位置高度差h，即WGmgh，m、h相同，故选项D正

47、确,图741,想一想 青山绿水，这是人们对自然风光的描述，但如果出现山体滑坡，将会给人们带来巨大的灾难静止的山哪来如此大的能量？ 要点总结 1重力势能的相对性 重力势能Epmgh与参考平面的选择_，式中的h是物体重心到参考平面的高度重力势能是标量，只有大小而无方向，但有正、负之分当物体在参考平面以上时，重力势能Ep为正值；当物体在参考平面以下时，重力势能Ep为负值,学习互动,重力势能的计算,考点二,有关,2参考平面选择的任意性 选择参考平面视处理问题的方便而定，一般可选择_或物体运动时所达到的最低点为零势能参考平面 3重力势能变化的绝对性 物体从一个位置到另一个位置的过程中，重力势能的变化与参

48、考平面的选择_，它的变化是绝对的我们关注的是重力势能的变化，这意味着存在能的转化问题,学习互动,地面,无关,学习互动,例2 如图742所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，重力加速度为g.假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面上时，它的重力势能为 () Amgh BmgH Cmg(hH) Dmgh,答案 D,解析 据题意知，已选定桌面为参考平面，则小球在最高点时的高度为H，小球在桌面处的高度为零，小球在地面时的高度为h，所以小球落到地面上时，它的重力势能为Epmgh.,图742,学习互动,点评 重力势能的大小是相对参考平面而言的，参考平面选择不同，物体的高度不

49、同，重力势能的大小则不同,想一想 重力势能的变化与零势能面的选取有关吗？ 要点总结 重力对物体做多少正功，物体的重力势能就_多少；重力对物体做多少负功，物体的重力势能就_多少物体克服重力做的功等于物体重力势能的增量，也就是重力做的功等于重力势能变化量的_，即WGEp(注：Ep为末态重力势能减去初态重力势能),学习互动,对重力势能相对性的理解,考点三,减少,增加,负值,学习互动,答案 BD,例3 (多选)如图743所示，一个物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面 上的B点与C点， 则下列说法中 正确的是() A沿AB面重力做功多 B沿两个面重力做的功相同 C沿AB面减少的重力势能多

50、 D沿两个面减少的重力势能相同,解析 对于同一物体，重力做功只与初、末位置的高度差有关，选项A错误，选项B正确；重力做的功等于重力势能变化量的负值，选项C错误，选项D正确,图743,点评 功是能量转化的量度，重力做功与重力势能变化量之间的关系要熟记，正确理解它们之间的关系对以后的学习是有帮助的,学习互动,答案 98 J,例4 如图744所示，长为2 m、质量为10 kg的一条铁链放在水平地面上，从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做功为多少？(g取9.8 m/s2),解析 铁链从初状态到末状态，它的重心位置升高了h1/2，因而铁链的重力势能增加了mghmg 1/2 98 J，

51、故需克服重力做98 J的功,点评 对于链条类物体重力势能及其变化的分析要研究其重心,图744,备用习题,答案 B,备用习题,备用习题,答案 B,自我检测,1(重力做功的计算)一条长为l、质量为m的均质绳平放在水平地面上，现在缓慢地把绳子提起来设提起前半段绳子时人做的功为W1，全部提起来时人做的功为W2，则W1W2等于() A11 B12 C13 D14,答案 D,自我检测,2(重力势能的理解)甲、乙两个物体的位置如图745所示，甲在桌面上，乙在地面上，质量关系m甲Ep2 BEp1Ep2 CEp1Ep2 D无法判断,图745,答案 A,解析 取桌面为零势能面，则Ep10，物体乙在桌面以下，Ep2

52、Ep2，故A项正确,自我检测,3(对重力势能相对性的理解)(多选)下列说法正确的是() A力很大，位移也很大，这个力做的功可能为零 B一对作用力与反作用力对相互作用的系统做功之和一定为零 C静摩擦力对物体一定不做功，滑动摩擦力对物体一定做负功 D重力势能与参考面的选择有关，重力势能的变化量与参考面的选择无关,答案 AD,自我检测,解析 根据功的计算公式WFlcos 可知，当力F与位移l垂直，即90时，无论力多大，位移多大，功都为零，选项A正确；一对相互作用力对系统做功之和可能是正值，可能是负值，也可能是零，选项B错误；做功的正负取决于力的方向与位移方向的关系，滑动摩擦力可能做正功，也可能做负功

53、，静摩擦力可能不做功，也可能做正功或负功，选项C错误；根据重力势能的概念可知，Epmgh，而高度h是一个相对概念，只有选取了参考平面，h 才有意义，Ep才有意义，而重力势能的变化量Epmgh，h是一个与参考平面无关的量，故Ep与参考面的选择无关，选项 D正确,5探究弹性势能的表达式,1知道探究弹性势能表达式的思路 2理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的相关因素 3体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法，领悟求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法,教学目标,【重点】 (1)利用微元法和图像法计算变力做功的问题 (2)运用逻辑推理得出弹力做功与弹性势能的关系 【难点】 (1)理解微

54、元法把变力做功转化为恒力做功 (2)理解利用力位移的图像计算变力做功的依据,重点难点,本节课先通过图片展示和演示实验，给学生感性认识，让学生对弹性势能的决定因素进行猜想，并回顾曾经的探究活动，制定设计方案，进行初步的定性探究，为定量探究打下基础引导学生通过类比重力做功与重力势能的关系引出弹簧的弹性势能与弹簧的弹力做功的关系，但弹力做功和重力做功的特点不相同，要鼓励学生大胆思考，开发学生的创造潜能，启发学生思维，使学生参与到教与学的活动中去活动中教师适时点拨，启发学生寻找解决问题的方法，最终探究出弹性势能的表达式，让学生切身体验到探索自然规律的艰辛和喜悦,教学建议,【导入一】 实验演示 一个弹簧

55、自然伸长，一个小车在光滑的水平面上从弹簧的左侧向弹簧运动，当它遇到弹簧后减速，让学生注意观察实验现象 师：刚才大家观察到什么样的实验现象呢？ 生：小车速度减小了 师：小车速度为什么减小了？,新课导入,生1：这是因为它遇到了弹簧，弹簧对它的作用力的方向与物体运动方向相反，所以物体速度减小了 生2：从能量的角度来讲，物体运动的速度减小，也就是物体的动能减小，物体动能的减少应该对应一种能量的增加 师：这种能量与什么因素有关？ 生：与弹簧弹力做功有关 师：通过上一节课的学习我们知道，物体重力做功对应着重力势能的变化，那么弹簧弹力做功也应该对应着一种能量的变化，我们把这种能量叫作什么能呢？,新课导入,生

56、：我们可以把这种能量叫作弹簧的弹性势能 师：(总结)发生弹性形变的物体各部分之间，由于弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能我们今天这节课就来研究一下与弹簧弹性势能有关的因素 【导入二】 创设情境，弹性势能在生活中的实例 1视频展示：奥运会蹦床冠军何雯娜的夺金比赛录像,新课导入,2图片展示：压弯的蹦床、拉开的弓，撑杆跳运动员手中弯曲的杆 提出问题：录像和图片展示的运动员三个人进行不同项目的体育比赛，所使用的工具不同，但是他们的工具有一个共同的特点，是什么呢？,新课导入,引导学生发现：这些物体有一个共同的特征，就是都发生了弹性形变，具有弹性势能 回顾弹性势能的概念： 问题：什么是弹性势

57、能？(弹性势能的定义) 学生回答：发生弹性形变的物体各部分之间，由于弹力的相互作用而具有的势能 弹簧的规律我们比较熟悉，下面我们就以弹簧为例来研究弹性势能的表达式.,新课导入,发生弹性形变的物体各部分之间由于存在着_的相互作用而具有的势能，称为弹性势能,弹性势能,知识必备,知识点一,弹力,弹性势能与哪些因素有关,知识必备,知识点二,1我们可以将弹性势能与重力势能做一个类比：重力势能与物体被举起的_有关，则弹性势能可能与弹簧被拉伸(或压缩)的_有关；重力势能与物体被举起的高度成_，弹性势能与弹簧被拉伸(或压缩)的长度_，理由是：物体被举高时，其重力为定值，而弹簧被拉伸(或压缩)时，其弹力是个_ 2我们可以很容易地发现：弹性势能与弹簧的劲度系数有关，理由：在弹簧被拉伸(或压缩)相同长度的情况下，劲度系数越大，所需的拉力(或压力)也_,高度,长度,正比,不成正比,变力,越大,弹力做功的计算,知识必备,知识点三,弹簧的弹力是变力，所以计算弹力的功不能直接利用功的公式，但我们可以把整个过程分成很多的小段，使每小段中的弹力可以看成是_，再将每小段的功累加起