第五章 机械能守恒及其定律.docx
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第五章机械能守恒及其定律
第五章机械能守恒及其定律
编制人:
刘向军适用时间:
案序:
领导签字:
考纲解读:
主题
内容
要求
说明
机械能
功,功率
Ⅱ
动能和动能定理
Ⅱ
重力做功与重力势能
Ⅱ
功能关系,机械能守恒定律及其应用
Ⅱ
探究动能定理、验证机械能守恒定律
第一单元功和功率
考点分析:
功和功率的分析和计算是高考考查的一个重点,常从恒力做功、变力做功、平均功率、瞬时功率、正功、负功、图象等多角度进行考查。
两类机车启动类问题是有关功率问题的基本模型,解决此类问题必须抓住准确物理实质,建立相关物理模型,对考生能力要求比较高。
第一课时学案功
学习目标:
知识与技能
1.知道功的概念:
定义、做功的两个必要因素、功的单位、标矢量、是过程量还是状态量。
2.知道功的计算公式、正负功的意义。
3.知道作用力和反作用力的功的关系。
4.知道总功的求法。
5.能利用功的公式求解实际问题的功。
过程与方法通过自主学习,培养分析解决问题的能力
情感态度与价值观通过合作学习培养自己有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。
重点难点利用功的公式解决做功的实际问题
一、基础整合
1.功的概念:
⑴定义:
⑵必要因素:
⑶单位:
⑷功是标量还是矢量:
⑸功是过程量还是状态量:
2.功的计算公式、公式中各物理量的意义及适用条件:
3.功的意义(正负功的意义;功的物理意义):
4.作用力与反作用力的功的关系
5.总功的求法:
二、典型题型
(一)判断力做功及其正负的方法
1.看力F与l夹角α——常用于恒力做功的情形.
2.看力F与v方向夹角α——常用于曲线运动情形.
若α为锐角做正功,若α为直角则不做功,若α为钝角则做负功.
3.根据功是能量转化的量度,若有能量转化,则必有力对物体做功.此法既适用于恒力做功,也适用于变力做功,关键应分析清楚能量转化情况.
例题1、如图所示,小物体A位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上,从地面上看,在小物体沿斜面下滑的过程中,斜面对小物体的作用力( )
A.垂直于接触面,做功为零
B.垂直于接触面,做功不为零
C.不垂直于接触面,做功为零
D.不垂直于接触面,做功不为零
解析:
练习1:
如图所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,现使斜面水平向左匀速移动距离l.
(1)斜面对物体的弹力做的功为( )
A.0 B.mglsinθcos2θ
C.-mglcosθsinθD.mglsinθcosθ
(2)摩擦力对物体做的功为(物体与斜面相对静止)( )
A.0B.μmglcosθ
C.-mglcosθsinθD.mglsinθcosθ
(3)重力对物体做的功( )
A.0B.mgl
C.mgltanθD.mglcosθ
(4)斜面对物体做的总功是多少?
各力对物体做的总功是多少?
(二)变力做功的求解
求解方法归纳:
⑴化变力做功为恒力做功。
①分段计算功,然后用求和的方法求变力所做的功。
②用转换研究对象的方法求变力所做的功。
⑵若F是位移l的线性函数时,先求平均值,由cosα
例如:
用铁锤把小铁钉钉入木板,设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比,已知铁锤第一次将钉子钉进d,如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做做得功与第一次相同,那么,第二次进入木板的深度是多少?
解析:
⑶作出变力变化的F—l图象,图象与位移轴所围成的“面积”即为变力所做的功。
⑷功能关系(动能定理)题见第四课时学案以后
在F—l图象中,图线与坐标轴所围成的“面积”表示功。
对于方向不变,大小随位移变化的力,作出F—l图象,求出图线与坐标轴所围成的“面积”,就求出了变力所做的功,上述例子中也可以用图象法来求解,请同学们试试。
解析:
例题2:
如图所示,以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为h1,空气阻力的大小恒为F,则小球从抛出至回到出发点下方h2处,合外力对小球做的功为多少?
解析:
例题3:
如图所示,用恒力F通过光滑的定滑轮把静止在水平面上的物体(大小可忽略)从位置A拉到位置B,物体的质量为m,定滑轮离水平地面的高度为h,物体在位置A、B时细绳与水平方向的夹角分别为θ1和θ2,求绳的拉力对物体做的功.
解析:
(三)摩擦力做功的分析
1.某力对物体做正功,说明该力是什么力?
某力对物体做负功说明该力是什么力?
某力对物体不做功,你能想到什么?
2.静摩擦力是动力还是阻力?
举例说明。
3.滑动摩擦力是动力还是阻力?
举例说明。
4.静摩擦力对物体可以做正功、负功、零功么?
举例说明。
5.滑动摩擦力对物体可以做正功、负功、零功么?
举例说明。
例题5:
物块从光滑曲面上的P点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点,若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来,使传送带随之运动,如图所示,再把物块放到P点自由滑下,则( )
A.物块将仍落在Q点
B.物块将会落在Q点的左边
C.物块将会落在Q点的右边
D.物块有可能落不到地面上
解析:
练习:
例题5中,若传送带顺时针转动,
⑴当时答案选:
。
⑵当时答案选:
。
⑶当时答案选:
。
(四)自我总结
课后作业:
《创新设计》261页第1题到第5题
第二课时学案功率
编制人:
刘向军适用时间:
案序:
领导签字:
学习目标:
知识与技能
1.知道功率的概念:
定义、物理意义、单位、标矢量。
2.知道平均功率和瞬时功率;额定功率与实际功率。
3.能利用功率的公式求解实际问题的功率。
过程与方法通过自主学习,培养分析解决问题的能力
情感态度与价值观通过合作学习培养自己有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。
重点难点利用功率的公式解决做功率的实际问题
一、基础整合
1.功率的概念:
定义、物理意义、单位、标矢量、
2.功率的计算公式:
3.平均功率和瞬时功率
4.机械的额定功率与实际功率
二、典型题型
(一)功率的计算
例题1(2009·宁夏)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则( )
解析:
练习:
1从空中以40m/s的初速度沿着水平方向抛出一个重为10N的物体,不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)在抛出后3s内重力的功率;
(2)在抛出后3s末重力的功率(设3s时未落地).
解析:
练习2(2011·龙岩调研)如图在雄壮的《中国人民解放军进行曲》中,胡锦涛主席乘国产红旗牌检阅车,穿过天安门城楼,经过金水桥,驶上长安街,检阅了44个精神抖擞、装备精良的地面方队.若胡锦涛主席乘坐的国产红旗牌检阅车的额定功率为P,检阅车匀速行进时所受阻力为Ff,在时间t内匀速通过总长为L的44个精神抖擞、装备精良的地面方队,由此可知( )
A.在t时间内,检阅车的发动机实际做功为Pt
B.检阅车匀速行进的速度为
C.检阅车匀速行进时地面对车轮的摩擦力为滑动摩擦力
D.检阅车的实际功率为
解析:
(二)机车启动问题
1.机车以恒定功率启动情况分析:
(分析并画出v—t图象)
2.机车以恒定的加速度a(恒定牵引力)的启动情况分析:
(分析并画出v—t图象)
例题2质量是2000kg、额定功率为80kW的汽车,在平直公路上行驶的最大速度为20m/s.若汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s2,运动中的阻力不变.求:
(1)汽车所受阻力的大小;
(2)3s末汽车的瞬时功率;
(3)汽车做匀加速运动的时间;(4)汽车在匀加速运动中牵引力所做的功.
练习3:
一汽车的额定功率P0=6×104W,质量m=5×103kg,在水平直路面上行驶时阻力是车重的0.1倍.若汽车从静止开始以加速度a=0.5m/s2做匀加速直线运动,求:
(g取10m/s2)
(1)汽车保持加速度不变的时间;
(2)汽车实际功率随时间变化的关系;
(3)此后汽车运动所能达到的最大速度.
练习4:
卡车在平直公路上从静止开始加速行驶,经时间t前进距离l,速度达到最大值vm.设此过程中发动机功率恒为P,卡车所受阻力为Ff,则这段时间内,发动机所做的功为( )
A.PtB.FflC.Pt-FflD.Ffvmt
解析:
第二单元动能定理
编制人:
刘向军适用时间:
案序:
领导签字:
考点分析:
动能定理是解决力学问题和力电综合问题的主要方法之一,解题的优越性很多,动能定律也是高考考查的重点,一般以综合考查为主,考查的情景多与圆周运动、带电粒子在电磁场中的运动、电磁感应现象相联系。
第一课时学案
学习目标:
知识与技能
1.知道动能的概念:
定义、大小、单位、标矢量、是过程量还是状态量。
2.知道动能定理的内容、表达式、物理意义。
3.知道求总功的三种方法。
4.能用动能定理求变力功。
5.能用动能定理进行多过程的研究。
6.能用动能定理解答曲线运动。
过程与方法通过自主学习,培养分析解决有关动能定理问题的能力。
情感态度与价值观通过合作学习培养自己有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。
重点难点利用动能定理解决实际问题
一、基础整合
1.动能的概念
2.动能定理的有关内容
3.求功的三种方法
4.动能定理的解题步骤
二、典型例题
(一)用动能定理求变力功
例1.如图,质量为m的小物体静止于长l的木板边缘.现使板由水平放置绕其另一端O沿逆时针方向缓缓转过α角,转动过程中,小物体相对板始终静止,求板对物体的支持力对物体做的功.
解析:
例2 如图所示,AB为1/4圆弧轨道,半径为R=0.8m,BC是水平轨道,长l=3m,BC间的动摩擦因数为μ=1/15.今有质量m=1kg的物体,自A点从静止起下滑到C点刚好停止.求物体在轨道AB段克服阻力所做的功.
解析:
(二)用动能定理进行多过程的研究
例3 如图所示,物体从高为h的斜面体的顶端A由静止开始滑下,滑到水平面上的B点停止,A到B的水平距离为S,已知:
斜面体和水平面都由同种材料制成.
求:
物体与接触面间的动摩擦因数.
(三)用动能定理解答曲线运动
例4 如图所示,一个质量为m的小球从A点由静止开始滑到B点,并从B点抛出,若在从A到B的过程中,机械能损失为E,小球自B点抛出的水平分速度为v,则小球抛出后到达最高点时与A点的竖直距离是________.
解析:
三、作业:
《创新设计》263页第1、2、3、4、5、6
四、自我总结
第二单元动能定理
编制人:
刘向军适用时间:
案序:
领导签字:
第二课时学案
学习目标:
知识与技能:
掌握动能定理。
过程与方法
能用动能定理解答曲线运动;处理变力做功过程;运用动能定理求运动路程;对易错题的分析
情感态度与价值观通过合作学习培养自己有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神。
重点难点利用动能定理解决实际问题
一、基础整合
动
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- 第五章 机械能守恒及其定律 第五 机械能 守恒 及其 定律
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