2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 1 追尋守恒量——能量 2 功課件 新人教版必修2.ppt

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1、1追尋守恒量能量 2功,,1初步領(lǐng)會(huì)能量轉(zhuǎn)化、變中有恒的思想，了解勢(shì)能、動(dòng)能的概念 2領(lǐng)會(huì)尋找守恒量是科學(xué)研究的重要思想方法，會(huì)分析生活中有關(guān)機(jī)械能轉(zhuǎn)化的問題 3初步認(rèn)識(shí)功和能量變化的關(guān)系，理解功的概念，知道做功的兩個(gè)要素，明確功是標(biāo)量 4知道WF lcos 的適用范圍，會(huì)用功的公式進(jìn)行計(jì)算，會(huì)計(jì)算多個(gè)力的總功 5理解正功、負(fù)功的概念，初步理解化變力為恒力、處理變力做功的思想方法,教學(xué)目標(biāo),,,【重點(diǎn)】 (1)理解動(dòng)能、勢(shì)能的含義 (2)使學(xué)生在理解力對(duì)物體做功的兩個(gè)要素基礎(chǔ)上掌握功的概念和功的計(jì)算公式 【難點(diǎn)】 (1)在動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過程中體會(huì)能量守恒 (2)引導(dǎo)學(xué)生深刻理解正、負(fù)功的物理

2、意義，及會(huì)判定各個(gè)力做功的正負(fù)和各個(gè)力所做的總功的求解,重點(diǎn)難點(diǎn),,,學(xué)生是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者，學(xué)生對(duì)所研究問題的熱情程度及在探究過程中所表現(xiàn)出來的精神狀態(tài)和情緒，直接影響教學(xué)的效果本節(jié)利用學(xué)生生活中常見的秋千、海盜船，由靜止下落的乒乓球等引入新課，用伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生的思維能力，使學(xué)生產(chǎn)生求知的興趣與熱情通過感悟斜面實(shí)驗(yàn)的科學(xué)現(xiàn)象，重走追尋守恒量的科學(xué)之路，完成教學(xué)目標(biāo)的情感態(tài)度這一難度要求繼而通過滾擺、單擺的視頻資源調(diào)動(dòng)探求動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化的關(guān)系，體會(huì)能量的守恒思想 本節(jié)課應(yīng)當(dāng)充分利用學(xué)生對(duì)于功的感性經(jīng)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，啟發(fā)學(xué)生積極參與小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力在判斷做功條件時(shí)

3、，位移應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)是對(duì)地位移，學(xué)生對(duì)正功、負(fù)功以及阻力做功特點(diǎn)的理解需要進(jìn)一步強(qiáng)化.,教學(xué)建議,,,【導(dǎo)入一】 如圖所示，一個(gè)用細(xì)線懸掛的小球從A點(diǎn)開始擺動(dòng)記住它向右能夠達(dá)到的最大高度然后用一把直尺在P點(diǎn)擋住擺線，看一看這種情況下小球所能達(dá)到的高度,新課導(dǎo)入,,,這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？它是否說明在小球擺動(dòng)的過程中某種“東西”是不變的？這種“東西”會(huì)是什么？ 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們就能理解這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了,新課導(dǎo)入,,,【導(dǎo)入二】 在20世紀(jì)的最后幾分鐘里，一項(xiàng)新的多米諾骨牌吉尼斯世界紀(jì)錄，在北京頤和園體育健康城綜合館和網(wǎng)球館誕生了中國(guó)、日本和韓國(guó)的62名青年學(xué)生成功地推倒了340多萬張骨牌，一舉

4、打破了此前由荷蘭人保持的297萬張的世界紀(jì)錄從電視畫面可看出，骨牌瞬間依次倒下的場(chǎng)面蔚為壯觀，其間顯示的圖案豐富多彩，令人驚嘆其中蘊(yùn)含著一定的科學(xué)道理，這就是“多米諾骨牌效應(yīng)”該效應(yīng)產(chǎn)生的能量是十分巨大的這種效應(yīng)的物理道理是：骨牌豎著時(shí)，重心較高，倒下時(shí)重心下降，倒下過程中，將其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，它倒在第二張牌上，這個(gè)動(dòng)能的一部分就轉(zhuǎn)移到第二張牌上，第二張牌,新課導(dǎo)入,,,將第一張牌轉(zhuǎn)移來的動(dòng)能和自己倒下過程中由本身具有的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化來的動(dòng)能之和，再傳到第三張牌上所以每張牌倒下的時(shí)候，雖然有部分能量損失，但具有的動(dòng)能都比前一塊牌大，因此它們的速度一個(gè)比一個(gè)快，也就是說，它們依次推倒的能量一個(gè)

5、比一個(gè)大你可以設(shè)想一下，如果牌的個(gè)數(shù)足夠多，那么最后一個(gè)牌的速度將是怎樣的大！場(chǎng)面又是何等的壯觀！ 故事中應(yīng)用到了動(dòng)能、勢(shì)能及其轉(zhuǎn)化今天，我們就來學(xué)習(xí)追尋守恒量這節(jié)課，學(xué)習(xí)問題中展示的能量問題，探索其中的奧秘.,新課導(dǎo)入,,1伽利略在斜面實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)一個(gè)具有啟發(fā)性的事實(shí)：無論斜面陡或緩，小球的速度總會(huì)在斜面上的某點(diǎn)變?yōu)?，這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時(shí)的高度________在物理學(xué)中，我們把這一事實(shí)說成是“某個(gè)量是________的”，并且把這個(gè)量叫作能量或能 2勢(shì)能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量 3動(dòng)能：物體由于________而具有的能量 注意：在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，小球的動(dòng)

6、能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但二者的總量是保持不變的,能量,,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)一,相同,守恒,,運(yùn)動(dòng),1定義：如果一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了____________，那么這個(gè)力就對(duì)物體做了功 2做功的因素：________和物體在____________上發(fā)生的位移 3功的計(jì)算 (1)若力的方向與位移的方向一致，則W________ (2)若力的方向與位移的方向所成的夾角為，則W_________ 4功的單位：在國(guó)際單位制中，功的單位是________，簡(jiǎn)稱________，符號(hào)是J.,功,,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)二,一段位移,力,力的方向,Fl,Flcos ,焦耳,焦,正功和負(fù)功,,知識(shí)必備

7、,知識(shí)點(diǎn)三,,不做功,,正,<,負(fù),克服,2合力的功 功是標(biāo)量，當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功等于各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的________，也等于這幾個(gè)力的________對(duì)這個(gè)物體所做的功,,知識(shí)必備,代數(shù)和,合力,想一想 蕩秋千是一種常見的娛樂活動(dòng)如果空氣阻力和秋千各部分的摩擦力可以忽略，那么，秋千就會(huì)不停地?cái)[動(dòng)下去，這說明秋千在運(yùn)動(dòng)過程當(dāng)中有一個(gè)保持不變的“東西”你認(rèn)為這個(gè)“東西”是什么？ 要點(diǎn)總結(jié) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒問題解題方法如下： 1分析對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化過程是哪些； 2看清有幾種形式的能量參與轉(zhuǎn)化； 3用____________________原理判斷一

8、種能量變化時(shí)，另一種能量怎樣變化,,學(xué)習(xí)互動(dòng),能量轉(zhuǎn)化與守恒思想的理解和應(yīng)用,考點(diǎn)一,能量總量不變,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),例1 圖711是上?！懊髦榫€”某車站的設(shè)計(jì)方案由于站臺(tái)建得稍高，電車進(jìn)站時(shí)要上坡，出站時(shí)要下坡忽略斜坡的摩擦力，你能分析這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)嗎？,答案這樣設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約電能,解析 電車進(jìn)站前雖關(guān)閉了電動(dòng)機(jī)，但仍具有動(dòng)能，可使電車爬上斜坡，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能儲(chǔ)存起來出站時(shí)，電車可利用斜坡再將勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能可見，這種設(shè)計(jì)方案可以節(jié)約電能,,圖711,想一想 “正功和負(fù)功方向相反”及“正功大于負(fù)功”這兩種說法對(duì)嗎？ 要點(diǎn)總結(jié) 1功是標(biāo)量，其正負(fù)不代表方向，而是表示能量轉(zhuǎn)化的方式 2判斷

9、功的正負(fù)的方法 (1)看力F與位移l的夾角：90時(shí)，力做________ (2)看力F與速度v的夾角：90時(shí)，力做________ (3)看速率是增大還是減?。?若在力的作用下速率增大，此力做正功；反之則做負(fù)功,,學(xué)習(xí)互動(dòng),對(duì)功的正負(fù)的理解和判定,考點(diǎn)二,負(fù)功,負(fù)功,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),例2 (多選)如圖712所示，木塊A、B疊放在光滑水平面上，A、B接觸面不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B間的摩擦力為f，則以下說法正確的是() AF對(duì)B做正功，對(duì)A不做功 Bf對(duì)B做負(fù)功，對(duì)A做正功 Cf對(duì)A不做功，對(duì)B做負(fù)功 Df對(duì)A和B組成的系統(tǒng)做功為0,答案 ABD,,,圖7

10、12,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),解析 A、B一起沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng)，它們的位移相等， F作用在B上，沒有作用在A上，B在力F的方向上發(fā)生了位移，由WFl可知F對(duì)B做正功，對(duì)A不做功，故選項(xiàng)A正確； B對(duì)A的摩擦力向右，A對(duì)B的摩擦力向左，而A、B位移均水平向右，由WFlcos 可知，f對(duì)B做負(fù)功，對(duì)A做正功，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；f對(duì)A做功為WAfl，f對(duì)B做功為WBfl，故f對(duì)A、B整體做功為W總WAWB0，選項(xiàng)D正確,,點(diǎn)評(píng) 本題考查功的正負(fù)的判斷，要掌握其基本方法，同時(shí)要特別注意此處所談到的物體的位移是對(duì)地位移,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),變式 如圖713所示，拖著舊橡膠輪胎跑是身體耐力訓(xùn)練的一種有效方法如果

11、某受訓(xùn)者拖著輪胎在水平直道上跑了100 m，那么下列說法正確的是() A輪胎受到的地面的摩擦力做了負(fù)功 B輪胎受到的重力做了正功 C輪胎受到的拉力不做功 D輪胎受到的地面的支持力做了正功,答案 A,,,,圖713,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),解析 根據(jù)力做功的條件，輪胎受到的重力和地面的支持力都與位移垂直，這兩個(gè)力均不做功，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；輪胎受到地面的摩擦力與位移反向，做負(fù)功，A項(xiàng)正確；輪胎受到的拉力與位移夾角小于90，做正功，C項(xiàng)錯(cuò)誤,,想一想 物理學(xué)中的“做功”與日常生活中的“工作”含義相同嗎？ 要點(diǎn)總結(jié) 1用公式WFlcos 求功的兩種方法：一是功等于沿力F方向的________與力的乘積；二是功等于

12、位移與沿位移方向的力的乘積 2計(jì)算幾個(gè)力的總功，通常有以下兩種不同的處理方法： (1)雖然力、位移都是矢量，但功是標(biāo)量，所以幾個(gè)力的總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和若以W1、W2、W3、、Wn分別表示力F1、F2、F3、、Fn所做的功(含正功與負(fù)功)，則這些力所做的總功為W總______________________ (2)求出物體所受的合外力，這些力所做的總功為W總____________,,學(xué)習(xí)互動(dòng),恒力做功的分析和計(jì)算,考點(diǎn)三,位移,W1W2W3Wn,F合lcos ,,學(xué)習(xí)互動(dòng),例3 如圖714所示，質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上，物體與斜面始終相對(duì)靜止，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)使斜

13、面水平向左勻速移動(dòng)距離l.試求： (1)摩擦力對(duì)物體做的功； (2)斜面的彈力對(duì)物體做的功； (3)重力對(duì)物體做的功； (4)斜面對(duì)物體做的功是多少？ 各力對(duì)物體所做的總功是多少？,,,圖714,,答案 (1)mglsin cos (2)mglsin cos (3)0(4)00,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),解析 物體受力情況如圖所示，物體受到重力mg、摩擦力f和支持力FN的作用由于物體相對(duì)斜面靜止，物體相對(duì)地面水平向左勻速移動(dòng)距離l，上述各力均是恒力，故可用WFlcos 計(jì)算各力的功 根據(jù)物體的平衡條件，可得fmgsin ，F(xiàn)Nmgcos . (1)Wff lcos (180)mglsin cos ； (2

14、)WFNFN lcos (90)mglsin cos ； (3)WGmglcos 900； (4)斜面對(duì)物體做的功為斜面對(duì)物體施的力做功的代數(shù)和，W斜WfWFN0. 各個(gè)力對(duì)物體所做的總功等于各個(gè)力做功的代數(shù)和，即W總WfWFNWG0.,,學(xué)習(xí)互動(dòng),例4 一個(gè)物體置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力F1 、F2 作用，如圖715所示經(jīng)一段位移，F(xiàn)1做功為6 J，克服F2做功為8 J，則F1 、F2的合力做功為() A14 J B10 J C2 J D2 J,,,圖715,,答案 C,解析 功是標(biāo)量，所以F1、F2的合力做功應(yīng)等于兩個(gè)力做功的代數(shù)和，即6 J8 J2 J，選項(xiàng)C正確,點(diǎn)評(píng) 上面

15、例題考查恒力做功和總功的計(jì)算，要注意統(tǒng)一成國(guó)際單位，并嚴(yán)格按照公式進(jìn)行計(jì)算,備用習(xí)題,,,1讓小球由靜止沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)對(duì)接斜面，沒有摩擦?xí)r，hA________hB，如圖所示小球運(yùn)動(dòng)中________的量叫能量,,答案 守恒,備用習(xí)題,,,2(多選)質(zhì)量為m的物體放在粗糙的水平面上，受到水平力F的作用，下列敘述中正確的是() A如果物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則力F一定做正功 B如果物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則力F可能做負(fù)功 C如果物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則力F可能做正功 D如果物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則力F可能做負(fù)功,,答案 ACD,解析 物體在粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng)一定要受到摩擦力，當(dāng)物體

16、在力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，力F與位移的夾角為0，力F對(duì)物體一定做正功；當(dāng)物體在力F作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，力F與位移的夾角可以為0也可以為180，故力F對(duì)物體可以做正功，也可以做負(fù)功,備用習(xí)題,,,3如圖所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量m20 kg，斜面傾角37，斜面的長(zhǎng)度l0.5 m，貨物與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，求貨物從斜面頂端滑到底端的過程中受到的各個(gè)力所做的功以及合外力做的功(取g10 m/s2),,答案重力做的功為60 J支持力不做功摩擦力做的功為16 J合外力做的功為44 J,解析斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力FN和摩擦力f共三個(gè)力的作用貨物位移的方向沿斜面

17、向下，可以用正交分解法，將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向可以看出，三個(gè)力中重力,備用習(xí)題,,,和摩擦力對(duì)貨物做功，而斜面支持力對(duì)貨物沒有做功其中重力G對(duì)貨物做的功 W1mglsin 3720100.50.6 J60 J 支持力FN對(duì)貨物沒有做功，W20 摩擦力f對(duì)貨物做負(fù)功 W3mgcos 37lcos 1800.220100.80.5 J16 J 所以，外力做的總功為 WW1W2W3(60016) J44 J. 若先計(jì)算合外力再求功，則合外力做的功WF合l(mgsin 37mgcos 37)l(20100.60.220100.8)0.5 J44 J.,,自我檢測(cè),,1

18、(能量轉(zhuǎn)化與守恒思想的理解和應(yīng)用)如果某一物體在某一過程中動(dòng)能和勢(shì)能總量是守恒的，則對(duì)這句話的理解正確的是() A就是指勢(shì)能和動(dòng)能都不變化 B當(dāng)動(dòng)能增加時(shí)，勢(shì)能一定減少 C當(dāng)動(dòng)能增加時(shí)，勢(shì)能有可能增加 D這樣的過程是不存在的,答案 B,解析 動(dòng)能和勢(shì)能總量守恒是指在一個(gè)過程中，動(dòng)能、勢(shì)能可能發(fā)生變化，但其總量不變，因此A錯(cuò)誤；在總量不變的前提下，動(dòng)能增加了，必定是勢(shì)能減少了，此時(shí)是勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而不可能兩者都增加或兩者都減少，所以B正確，C錯(cuò)誤；在一定的條件下，動(dòng)能和勢(shì)能總量是有可能守恒的，所以D錯(cuò)誤,,自我檢測(cè),,2(對(duì)功的正負(fù)的理解和判定)一個(gè)人乘電梯從1樓到18樓，在此過程中經(jīng)歷了先加

19、速，后勻速，再減速的運(yùn)動(dòng)過程，則電梯支持力對(duì)人做功情況是() A始終做正功 B加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功 C加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功 D加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功,答案 A,解析 人坐電梯向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的支持力向上且大于重力，做正功；勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，支持力豎直向上且等于重力，做正功；減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，支持力豎直向上且小于重力，做正功，故選項(xiàng)A正確,,,自我檢測(cè),,3(恒力做功的分析和計(jì)算)(多選)如圖716所示，坐在雪橇上的人與雪橇的總質(zhì)量為m，在與水平面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移動(dòng)了一段距離l.已知雪橇與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，則雪橇受到的() A支持力做功為mgl B重力做功為0 C拉力做功為Flcos D滑動(dòng)摩擦力做功為mgl,答案 BC,解析 根據(jù)功的概念可知，重力和支持力的方向?yàn)樨Q直方向，而位移的方向?yàn)樗椒较颍灾С至椭亓ψ龉鶠榱?，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；拉力做功為WFlcos ，選項(xiàng)C正確；雪橇受地面的摩擦力為(mgFsin )，所以滑動(dòng)摩擦力做功為(mgFsin )l，選項(xiàng)D錯(cuò)誤,,,圖716,