机械能复习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械能复习,高中物理必修2,一、考纲要求,主题,内容,要求,机械能,功和功率,动能和动能定理,重力做功与重力势能,功能关系、机械能守恒定律及其应用,实验与探究,实验五：探究动能定理,实验六：验证机械能守恒定律,二、本章概述,本章内容是在学生复习完动力学的基本知识，明确力与运动的关系的基础上，引入能量的概念，探讨从能量的角度和守恒的观点来解决物理问题的方法，是高中物理中的重要内容，是高考的重点和热点。,C、fs+mvm2/2 D、mvm2/2-mv02/2+fs,（1）了解实验要探究的内容、实验方法与实验技巧探究实验数据的处理方法,说明：应用动能定理、理解功与能量转化关系,例1、如图，定滑轮至滑块的高度为h，已知细绳的拉力为F（恒定），滑块沿水平面由A点前进S至B点，滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为和。,学生审题时，要求学生画过程示意图，将已知和需要知道的量在图中标出；,况且用v=gt计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算；,动能定理、机械能守恒定律和功能关系应在内容的剖析中掌握；,提示根据重力势能的表达式、重力势能的决定因素、重力做功与重力势能变化的关系进行判断。,（3）摩擦力功：与路径有关；,对纸带上的点进行分析，比较点间距，看若干个相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度。,1、转换法：转换法即若某一变力的功和某一恒力的功相等，则可以通过计算该恒力的功，求出该变力的功。,例3：一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点。,Da、b的机械能总量不变,例4、两个底面积都是S的圆筒，放在同一水平面上，桶内装水，水面高度分别为h1和h2，如图所示，已知水的密度为。,l物体由于运动而具有的能叫动能其表达式为：Ek=mv2/2。,大纲对本部分考点均为类要求，即对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。,功能关系一直都是高考的“重中之重”，是高考的热点和难点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有高考压轴题。考查最多的是动能定理和机械能守恒定律。易与本部分知识发生联系的知识有：牛顿运动定律、圆周运动、带电粒子在电场和磁场中的运动等，一般过程复杂、难度大、能力要求高。本考点的知识还常考查考生将物理问题经过分析、推理转化为数学问题，然后运用数学知识解决物理问题的能力。所以复习时要重视对基本概念、规律的理解掌握，加强建立物理模型、运用数学知识解决物理问题的能力。,三、命题趋势,本专题涉及的内容是动力学内容的继续和深化，是高中物理的重点，也是高考考查的热点。要准确理解功和功率的意义，掌握正功、负功的判断方法；要深刻理解机械能守恒的条件，能够运用功能关系解决有关能量变化的综合题。,四、复习建议,1坚持将概念、规律和方法的复习放在首位。,功、功率、重力势能,等概念应在全方位总结、现象解释和事例求解中深化理解；动能定理、机械能守恒,定律和功能关系,应在内容的剖析中掌握；,探究性实验,应从思路、方法和操作等层面厘清。运用功和能的观点解决“运动”和“力”的关系问题时，首先要建立一套与此观点相对应的概念，再寻找出它们之间的关系规律，从而解决运动和力之间的关系问题。,2切实加强功能观点应用流程的教学。功能观点的,应用流程,是：领会问题的情景，在问题给出的信息中，提取有用信息，构建出正确的物理模型；合理选择研究对象；分析研究对象的受力情况和运动情况；运用功能关系列式求解。在分析具体问题时，要根据具体情况灵活运用,隔离法和整体法，,要善于捕捉,隐含条件,，要重视,临界状态,分析。,3、,高度重视运动过程分析的引导。分析运动过程的要点：,阶段性将题目涉及的整个过程适当的划分为若干阶段；,联系性找出各个阶段之间是由什么物理量联系起来的；,规律性明确每个阶段遵循什么物理规律。,五、单元划分,第一单元：功和功率,第二单元：动能定理,第三单元：机械能守恒定律 功能关系,第四单元：实验,第一单元 功 功率,【要点分析】,本专题涉及的内容是动力学内容的继续和深化，是高中物理的重点，也是高考考查的重点之一。涉及功和能的高考题年年有、份量重，常常与平抛运动、圆周运动、热学、电磁学等知识的综合。试题情景、物理过程较复杂，难度也较大。分析这类问题时，应首先建立清晰的物理情景、抽象出物理模型、选择物理规律、建立方程进行求解。,09年高考对本课时的要求是：,确切理解功和功率的含义。力和运动的位移、速度分析是解决问题的基础，瞬时功率对应某一状态，平均功率对应某一过程；理解功的标量性、相对性，重力做功、摩擦力做功的特点。解题时应注意参考系的选择，力的作用点位移的分析等。,对恒力做功，要注意力和力的方向上位移的分析；对变力做功要转化为恒力做功。另外，化曲为直、微元分析等也是解决变力做功的重要方法。,对于功和功率与生产、生活、科技等相结合的问题，应将实际问题转化为物理模型。对交通工具的启动问题，应注意分析以恒定加速度启动和以恒定功率启动两种方式的区别与联系。,综合问题中功和功率的求解要联系牛顿运动定律、能量的知识来分析。在研究对象为系统的问题中，要清楚内力做功、外力做功的区别与联系。,一、深刻理解功的概念,1功概念,（1）恒力功：,W,=,Fl,cos,作用在物体上的恒力与物体的直线位移的乘积,F,：作用在物体上的恒力；,l,：物体直线位移（线位移是对质点定义的）；,：恒力与位移正向夹角,说明：,公式中的,l,是指力的作用点的位移。如果研究对象是一个可当成质点的物体，则,l,亦即物体的位移（物体上各点的位移都和力的作用点的位移相同）。如果研究对象是一个物体系，力的作用点的位移与物体系各物体的位移不相同时，则必须用力的作用点的位移代入公式计算该力对物体系做的功,例1：小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上(如图所示)，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力,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，做功不为零；,D.不垂于接触面，做功不为零。,例2如图所示，动摩擦因数为,，,摩擦力对物体,m,做功数值为（,B,）,摩擦力对平板,M,做功数值为（,A,）A,mgs,1,B,mgs,2,C,mg,(,s,1,+,s,2,),D,mg,(,s,1,-,s,2,),说明：物体位移的理解,s,1,s,2,M,m,变式训练在加速运动的车厢里一个人用力向前推车厢，如图所示。人相对车厢未移动，则（,BC,）,A人对车做正功,B人对车做负功,C推力对车做正功,D人对车不做功,说明：对地；人做功与力做功的区别。,反馈：“如果车减速运动呢？”（AC）；“如果车匀速运动呢？”（CD）,（2）,正、负功,当时,F做正功，当时,F不做功，当时,F做负功。,如果从能量角度理解：物体做正功，就是物体的能量向外转（移）化；物体做负功，就是外界能量向物体转（移）化,问题：功为什么不是矢量？,如图所示，在光滑水平面上，物体受两个沿水平方向、互相垂直的大小分别为,F,1,=,3N和,F,2,=,4N的恒力，从静止开始运动,l=,10m。求每个力做的功和合力做的总功。,l,F,2,F,1,37,53,2三种力的功,（1）重力功：与路径无关；,W,=,mgh,（2）弹（簧弹）力功：与路径无关；从原长拉伸、压缩弹力均做负功。没给公式。,（3）摩擦力功：与路径有关；,W,=-,mgs,，,s,为路程；,Q,=|,mg,s,|,可进一步思考：作用力与反作用力做功的关系,3求功的方法,（1）恒力功：,W,=,Fs,cos,（2）恒功率功：,W,=,Pt,（3）动能定理或功能关系：,W,=,E,k,例质量为m的汽车在平直公路上以初速度v,0,开始匀加速行驶，经时间t前进距离s后，速度达最大值v,m,，设在这段过程中发动机的功率恒为P，汽车所受阻力恒为f，则在这段时间内发动机所做的功为：,A、Pt B、fv,m,t,C、fs+mv,m,2,/2 D、mv,m,2,/2-mv,0,2,/2+fs,变式：质量为5,t,的汽车，在平直公路上一以60,kw,恒定功率从静止开始运动，速度达到24,m/s,的最大速度后，立即关闭发动机，汽车从启动到最后停下通过的总位移为1200,m,。运动过程中汽车所受的阻力不变。求汽车运动的时间。,求变力功的方法,1、转换法：转换法即若某一变力的功和某一恒力的功相等，则可以通过计算该恒力的功，求出该变力的功。而恒力做功又可以用W=Flcosa计算，从而使问题变得简单,。,例1、如图，定滑轮至滑块的高度为h，已知细绳的拉力为F（恒定），滑块沿水平面由A点前进S至B点，滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为和。求滑块由A点运动到B点过程中，绳的拉力对滑块所做的功。,2、微元法：当物体在变力的作用下作曲线运动时，若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变，且力与位移的方向同步变化，可用微元法将曲线分成无限个小元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和。,例2、如图所示，某力F=10N作用于半径R=1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，则转动一周这个力F做的总功应为：,A、0J B、20J,C、10J D、20J.,3、用动能定理求变力做功,例3、如图所示，AB为1/4圆弧轨道，半径为，BC是水平轨道，长L=3m，BC处的摩擦系数为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段所受的阻力对物体做的功。,例4：如图所示，质量为,m,的小球用长为,L,的细线悬挂而静止在竖直位置。在下列三种清况下，分别用水平拉力,F,将小球拉到细线与竖直方向成,角的位置，在此过程中，拉力,F,做的功各是多少？,（l）用,F,缓慢地拉,（2）,F,为恒力,（3）若,F,为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零（）,A、,FL,cos,B、,FL,sin,C、,FL,(1 一 cos,)D、,mgL,(l 一 cos,),4、用功能原理求变力做功,例4、两个底面积都是S的圆筒，放在同一水平面上，桶内装水，水面高度分别为h,1,和h,2,，如图所示，已知水的密度为。现把连接两桶的阀门打开，最后两桶水面高度相等，则这过程中重力所做的功等于,.,二、功率,（1）功率的物理意义：功率是描述做功快慢的物理量。,（2）功率的定义式：P=W/t所求出的功率是时间,t,内的平均功率。,（3）功率的计算式：P=Fvcos，其中是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内F必须为恒力，对应的P为F在该段时间内的平均功率。,1.弄清求某力的平均功率和瞬时功率的方法,例1、质量为的物体从高处以水平的初速度V,0,=5m/s抛出，在运动t=2s内重力对物体做的功是多少？这2s内重力对物体做功的平均功率是多少？2s末，重力对物体做功的瞬时功率是多少？（g取10m/s,2,）,例2、起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其速度图象如图甲所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是图乙中的哪一个？,t,V,t,1,t,2,0,图甲,t,t,t,t,P,P,P,P,A,B,C,D,t,1,t,1,t,1,t,1,t,2,t,2,t,2,t,2,t,3,t,3,t,3,t,3,t,3,图乙,变式：一根质量为,M,的直木棒，悬挂在,O,点，有一质量为,m,的猴子，抓着木棒，剪断悬挂木棒的细绳，木棒开始沿竖直方向下落，若猴子对地高度不变。忽略空气阻力，则下面的四个图像中能定性反映在这段时间内猴子做功的功率随时间变化关系的是（）,D、物体的动能不变，所受合外力一定为零,力和运动的位移、速度分析是解决问题的基础，瞬时功率对应某一状态，平均功率对应某一过程；,（1）物块从A运动到B的过程中摩擦力对物块做功？,D、物体的动能不变，所受合外力一定为零,（1）恒力功：W=Fscos,C、FL(1 一 cos)D、mgL(l 一 cos),关于图象中的曲线，一般要弄清楚图线的斜率，图线的截距，图线与坐标轴围成的面积，所表示的物理意义。,变式2：质量均为m的a、b两球固定在轻杆的两端，杆可绕点O在竖直面内做无摩擦转动，两球到点O的距离L1L2，如图所示。,例4：如图所示，质量为m的小球用长为 L 的细线悬挂而静止在竖直位置。,第三单元 重力势能 机械能守恒定律,说明：目的：从复习动能定理一开始，就建立起思维规范和行为规范；,例2拉力F与水平方向之间的夹角为，用拉力F 将一质量为m的雪橇，从静止开始在水平雪地上移动了距离s后，撤去拉力F，雪橇与冰道之间的动摩擦因数为。,3实验器材：铁架台、夹子、打点计时器、学生电源、纸带及复写纸片、毫米刻度尺、重物（可用钩码代替）、导线,当用这些量表达时，小滑块动能的改变（Ek2-Ek1）等于_A+C-B-D_；,3操作中注意的事项：,Flcos D.,（3）若 F 为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零（）,A在B位置小球动能最大,2.机车起动的最大速度问题,例3、汽车发动机额定功率为60 kW，汽车质量为5.010,3,kg，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的倍，试求：汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？,3.机车匀加速起动的最长时间问题,例4、汽车发动机额定功率为60 kW，汽车质量为5.010,3,kg，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的倍，试求：若汽车从静止开始，以0.5 m/s,2,的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？,第二单元 动能定理,要点分析：,该考点在近年高考中题型各异，重在规律的理解及应用，单独出现以选择为主，而与其他知识综合出题则多以计算题出现主要题型有用动能定理解题的基本方法，用动能定理处理变力做功问题，用动能定理处理多过程运动问题等,动能定理表达式是由牛顿第二定律,F=ma,和运动学公式,V,2,2,=,V,1,2,+2,as,推导出来的,但它的应用范围却广泛的多,如变力作用的运动过程,曲线运动问题,多过程运动问题，都可以用它来求解。若是恒力作用下的匀变速直线运动，不涉及加速度和时间，用动能定理求解一般比用牛顿运动定理和运动学公式简便。,一动能,l物体由于运动而具有的能叫动能其表达式为：,Ek,=,mv,2,/2。国际单位:焦耳(J).,2对动能的理解,（1）动能是一个状态量，它与物体的运动状态对应。动能是标量，它只有大小，没有方向,（2）动能是相对的，它与参照物的选取密切相关,二、动能定理,1.表达式：缩写形式：,W,=,Ek,展开形式：,F,1,s,1,+,F,2,s,2,+=,mv,2,2,/2,-,mv,1,2,/2,2对公式的理解,（1）动能定理表达式为标量式，速度v和位移s是相对同一参考系的（通常以地面为参考系）式中只涉及功和动能。,（2）动能定理研究的是单体，或可以视为单体的物体系。,（3）动能定理适用物体的直线运动，也适用于曲线运动；即适用于恒力做功，也适用于变力做功；各个力可同时作用也可分段作用，只要求出所选过程中各力功的总和即可。,一、动能定理的理解,例1：下列关于运动物体所受合外力和动能变化的关系正确的是（）,A、如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零,B、如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零,C、物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化,D、物体的动能不变，所受合外力一定为零,变式：质量为,m,的子弹，以水平速度,v,射入静止在光滑水平面上质量为,M,的木块，并留在其中，下列说法正确的是（）,子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等,阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等,子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等,子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功,A B C D,2、灵活选取适当过程，运用动能定理,例2拉力,F,与水平方向之间的夹角为,，用拉力,F,将一质量为,m,的雪橇，从静止开始在水平雪地上移动了距离,s,后，撤去拉力,F,，雪橇与冰道之间的动摩擦因数为,。求撤去拉力,F,时雪橇获得的速度，及撤去拉力,F,后雪橇还能滑行的距离。,说明：目的：从复习动能定理一开始，就建立起思维规范和行为规范；,学生审题时，要求学生画过程示意图，将已知和需要知道的量在图中标出；,强调运用动能定理解题思路规范，明确如何书写考试才能得分；,对包含几个分过程，引导学生即能分段考虑，又能从全程考虑，灵活选择过程。,变式：如图所示，,ABCD,是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底,BC,的连接处都是一段与,BC,相切的圆弧，,B,、,C,为水平的，其距离,d,。盆边缘的高度为,h,。在,A,处放一个质量为,m,的小物块并让其从静止出发下滑。已知盆内侧壁是光滑的，而盆底,BC,面与小物块间动摩擦系数为,。小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到,B,的距离为（D）,A0.50mB,C0.10mD0,3.动能定理求解变力做功,例3：一质量为,m,的小球，用长为,l,的轻绳悬挂于,O,点。小球在水平拉力,F,作用下，从平衡位置,P,点很缓慢地移动到,Q,点，如图所示，则拉力,F,所做的功为（）,A.,mgl,cos,B.,mgl,(1cos,),C.,Fl,cos,D.,Fl,F,O,P,Q,l,3、结合隔离法，运用动能定理,例4：总质量为M的列车，沿平直轨道匀速前进，质量为m的末节车厢中途脱钩，当司机发觉时，机车已行驶L距离，于是他立即关闭油门，撤去牵引力。设车运动的阻力与重力成正比，机车的牵引力为定值，当列车的两部分都停止运动时，它们的距离是多少?,5、结合运动分解，运用动能定理,例5：如图所示，一辆汽车通过图中的细绳拉起井中质量为m的物体，开始时，车在A点，绳子已经拉紧且是竖直的，左侧绳长为H提升时，车加速向左运动，沿水平方向从A经过B驶向c，设A到B的距离也为H，车过B点时的速度为v，求车由A移动到B的过程中，绳Q端的拉力对物体做的功设绳和滑轮的质量及摩擦力不计，滑轮尺寸不计,第三单元 重力势能 机械能守恒定律,要点分析：,机械能守恒定律是能量守恒定律在机械运动范围内的具体体现，是能量守恒的特殊形式，机械能守恒定律既是中学物理教学中的重点又是高考的热点。对机械能守恒定律条件的理解可从以下三个方面入手：,(1)从功的角度入手：若物体除了重力、弹力以外还有其他力，但这些力都不做功，或其他力做功，但做功的代数和为零，则机械能守恒。,(2)从能的角度入手：如果系统中的物体只有动能和势能之间的转化，没有其他形式能的转移，则机械能守恒。,一重力势能：,1定义：由于受重力作用，物体具有的与它相对地球的位置(即高度)有关的能量叫重力势能,其表达式为,Ep,mgh,2特点：,（1）重力势能为物体和地球组成的系统所共有，不是物体单独具有的,（2）重力势能是标量,但有正负，正负表示大小。,（3）重力势能,Ep,具有相对性，与零势能面的选取有关，但重力势能的变化量,Ep,具有绝对性与零势能面的选取无关,3重力做功的特点及与重力势能变化的关系：,（1）重力做功与路径无关，只与始末位置有关,（2）重力做正功，物体的重力势能减少；重力做负功，物体的重力势能增加,（3）重力做的功总等于物体重力势能增量的负值（重力势能的减少量），即：,W,Ep,一、重力势能的理解和重力做功的特点,例1 关于重力势能，以下说法中正确的是（）,A.某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的,B.重力势能为的物体，不可能对别的物体做功,C.物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变,D.只要重力做功，重力势能一定变化,提示根据重力势能的表达式、重力势能的决定因素、重力做功与重力势能变化的关系进行判断。,二、重力做功与重力势能的变化,例2：物体从A点运动到B点的过程中，重力做功8J，推力做功2J，物体克服阻力做功10J。则：,A、物体重力势能一定减少8J,B、物体机械能一定减少10J,C、合力功为零,D、重力做功一定不改变物体的动能,二、机械能守恒定律,1、机械能,（1）动能：,Ek,=,mv,2,/2,（2）势能（重力势能：,Ep,=,mgh,；弹性势能：,E,弹（不要求公式）,2、机械能守恒条件,在系统内只有重力作功或弹簧弹力做功情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。,3、判断机械能守恒方法,（1）用作功来判断：系统内只有重力或弹簧弹力做功；系统内,W,其它=0；,系统内物体相互作用,W,+,W,=0,（2）用能量转化来判断,一、机械能守恒的条件的理解,例1 下列叙述中正确的是（）,A.做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒,B.做匀速直线运动的物体的机械能可能守恒,C.外力对物体做功为0，物体的机械能一定守恒,D.系统内只有重力和弹力做功时，系统的机械能一定守恒,提示 系统机械能是否守恒，可根据机械能守恒的条件来判断,变式：如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板,M,的左端，右端与小木块,m,连接，且,m,、,M,及,M,与地面间摩擦不计开始时，,m,和,M,均静止，现同时对,m,、,M,施加等大反向的水平恒力,F,1,和,F,2,，设两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度。对于,m,、,M,和弹簧组成的系统 （）,A由于,F,1,、,F,2,等大反向，故系统机械能守恒,B当弹簧弹力大小与,F,1,、,F,2,大小相等时，,m,、,M,各自的动能最大,C由于,F,1,、,F,2,大小不变，所以,m,、,M,各自一直做匀加速运动,D由于,F,1,、,F,2,均能做正功，故系统的机械能一直增大,二、机械能的相对性,例2质量为,m,的小球，从桌面上竖直向上抛出，桌面离地高为,h,，小球能到达的离地面的高度为,H,，若以桌面做为重力势能为零的参考平面，不计空气阻力，则小球刚要落地时的机械能为：（BD）：,A,mv,2,/2-,mgh,B-,mgh,C,mg,(,H,+,h,)D,mg,(,H,-,h,),H,h,v,A,B,O,三、研究对象的选取,例3 如图所示，一轻质弹簧固定于,O,点，另一端系一小球，将小球从与,O,点在同一水平面且弹簧保持原长的,A,点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在小球由,A,点摆向最低点,B,的过程中（）,A.小球的重力势能减少 B.小球的重力势能增大,C.小球的机械能不变 D.小球的机械能减少,提示 注意研究对象系统的选取。,O,B,A,变式：以20m/s的速度将一物体竖直上抛，若忽略空气阻力，,g,取10m/s2，试求：,(1)物体上升的最大高度；,(2)以水平地面为参考平面，物体在上升过程中重力势能和动能相等的位置。,点悟 应用机械能守恒定律时，正确选取研究对象和研究过程，明确初、末状态的动能和势能，是解决问题的关键。,四、系统机械能守恒的应用,例4 如图所示，跨过同一高度处的光滑轻小定滑轮的细线连接着质量相同的物体,A,和,B,，,A,套在光滑水平杆上，定滑轮离水平杆的高度,h=,，开始时让连接,A,的细线与水平杆的夹角,=,53。由静止释放,A,，在以后的运动过程中，,A,所能获得的最大速度为多少？（sin53,=,，cos53,=,，,g,取10m/s,2,，且,B,不会与水平杆相碰。）,B,A,h,变式1：如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角,=,30，另一边与水平地面垂直，顶上有一个定滑轮，跨过定滑轮的细线两端分别与物块,A,和,B,连接，,A,的质量为4,m,，,B,的质量为,m,。开始时，将,B,按在地面上不动，然后放开手，让,A,沿斜面下滑而,B,上升，所有摩擦均忽略不计。当,A,沿斜面下滑距离,s,后，细线突然断了。求物块,B,上升的最大高度,H,。（设,B,不会与定滑轮相碰）,B,A,变式2：质量均为,m,的,a,、,b,两球固定在轻杆的两端，杆可绕点,O,在竖直面内做无摩擦转动，两球到点,O,的距离,L,1,L,2，如图所示。将杆从水平位置由静止释放，则在,a,下降的过程中（CD）,A,a,的机械能总量不变,B杆对,a,做负功，,a,的动能减少,C,a,、,b,的重力势能总量减少,D,a,、,b,的机械能总量不变,a,b,O,L,1,L,2,三、功和能的关系,功是能量转（移）化的量度,做功与能量转化的关系,对应不同形式作用力的功引起对应形式能量的变化，功是能量转化和转移的量度。,建立能量守恒思想，习题主要在力学部分综合。,*在高中阶段此式还没有自己的名分，但使用率极高；,*一对相互作用的滑动摩擦力的功的代数和等于“摩擦生热”。,功,能量变化,说明,1,W,合外力,E,k,物体动能变化,2,W,重,E,p,重力势能变化,3,W,弹簧,E,弹簧,弹性势能变化,4,W,其他,E,机械,系统机械能变化,5,W,f,1,+,W,f,2,E,内,=Q,*“摩擦生热”,6,W,电场,E,电场,（qU,）,电势能变化,7,W,安,E,电路,（E,感,It,）,电路电能变化,8,W,洛,0,洛仑兹力不做功,9,W,+,Q,E,内,内能变化,一、功能关系的理解,例题1一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力,F,沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在这个过程中，拉力,F,所做功的大小为,A,，斜面对滑块的作用力所做功的大小为,B,，重力做功的大小为,C,，空气阻力做功的大小为,D,。当用这些量表达时，小滑块动能的改变（,Ek,2-,Ek,1）等于_,A,+,C-B-D,_；滑块机械能的改变（,E,2-,E,1）等于_,A-B-D,_。,F,变式1：一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块做的功等于（D）,A物块动能的增加量,B物块重力势能的减少量与物块克服摩擦 力做的功之和,C物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和,D物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和,变式2、如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方,A,位置有一只小球。小球从静止开始下落，在,B,位置接触弹簧的上端，在,C,位置小球所受弹力大小等于重力，在,D,位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是：,A在,B,位置小球动能最大,B在,C,位置小球动能最大,C从,A,C,位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加,D从,A,D,位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加,二、功能关系的应用,例2.滑块以速率,v,1,靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率变为,v,2,，且,v,2,v,1,，若滑块向上运动的位移中点为,A,，取斜面底端重力势能为零，则（BC）,A上升时机械能减小，下降时机械能增大,B上升时机械能减小，下降时机械能也减小,C上升过程中动能和势能相等的位置在,A,点上方,D上升过程中动能和势能相等的位置在,A,点下方,解答：BC,说明：应用动能定理、理解功与能量转化关系,变式：如图所示，小车以一定的初速度从,A,点沿倾角,=37,o,的斜面向上运动，且与斜面的动摩擦因数,，当经,s,达到,B,点时，动能为,E,k,；达到,C,点时，动能为零；返回,AB,中点,D,时，动能又为,E,k,，求,BC,的长度是多少？,s,D,B,A,C,三、能的转化与守恒,例如图所示，绷紧的传送带始终保持着大小为,v,4m/s的速度水平匀速运动。一质量,m,=1kg的小物块无初速地放到皮带,A,处，物块与皮带间的滑动动摩擦因数,，,A,、,B,之间距离,s,=6m。求（,g,=10m/s,2,）,（1）物块从,A,运动到,B,的过程中摩擦力对物块做功？,（2）物块从,A,运动到,B,的过程中摩擦力对传送带做功？,（3）转化为内能为多少？,变式1：如图所示，传送带与水平面之间的夹角30,o,，其上,A、B,两点间的距离为5m，传送带在电动机的带动下以,v,=1m/s的速度匀速运转，现将一质量为,m,=10kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带上,A,点，已知小物块与传送带间的动摩擦因数,=，则在传送带将小物块从,A,传送到,B,的过程中，求：（,g,=10m/s,2,）,（1）传送带对小物块做了多少功?,（2）为传送小物块，电动机额外需做多少功?,30,o,5m,A,B,变式2.如图，质量为,m,1,的物体,A,经一轻质弹簧与下方地面上的质量为,m,2,的物体,B,相连，弹簧的劲度系数为,k,，,A,、,B,都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体,A,，另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态，,A,上方的一段绳沿竖直方向，现在挂钩上挂一质量为,m,3,的物体,C,并从静止状态释放，已知它恰好能使,B,离开地面但不继续上升。若将,C,换成另一个质量为（,m,1,+,m,3,）的物体,D,，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次,B,刚离地时,D,的速度的大小是多少?已知重力加速度为,g,。,说明：有弹簧的问题都较难；,教学中应注意“弹簧问题”，但难度要减小。,k,m,1,B,A,m,2,第四单元,实验：探究动能定理,实验：验证机械能守恒定律,一实验：探究动能定理,1实验目标,（1）了解实验要探究的内容、实验方法与实验技巧探究实验数据的处理方法,(2）认直体会教材“探究的思路”所体现的科学探究的方法，以及“数据的处理”中提出的分析实验数据、找出功和速度变化关系的方法,2探究思路,(1）改变功的大小，采用教材实验装置，用 1 条、2 条、3 条 同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为 w、2w、3w ,（2）确定速度的大小：小车获得的速度,v,可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。,（3）寻找功与速度变化的关系：以橡皮筋拉力所做的功,W,为纵坐标，小车获得的速度,v,为横坐标，作出,W,v,曲线，即功速度关系曲线，分析该曲线，提出橡皮筋拉力对小车所做的功,W,与小车速度,v,的定量关系。,3操作中注意的事项,：,（1）平衡摩擦力：,将木板放有打点计时器的一端垫高，小车不连橡皮筋，尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动，如果纸带上打出的点间距是均匀的，说明纸带的运动是匀速直线运动，小车重力沿斜面方向的分力刚好平衡了小车所受的摩擦力。,（2）如何选择纸带上的点距来确定速度：,对纸带上的点进行分析，比较点间距，看若干个相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度。,（,3）用图象法处理实验数据：,根据实验测得的数据，分别作出,W,v,曲线，,W,v,2,曲线、,W,v,3,曲线，如果哪一幅图象更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系。,图象法是解决物理问题的常见方法，因为它具有简便直观的特点。,图象中的曲线形状是根据实验数据，在坐标系中描出各组数据所对应的点，然后用平滑的曲线将各点连起来。,关于图象中的曲线，一般要弄清楚图线的斜率，图线的截距，图线与坐标轴围成的面积，所表示的物理意义。,二实验：验证机械能守恒定律,1 实验目的,：,验证机械能守恒定律,2 实验原理：,（1）机械能守恒的判断：物体在自由下落时，如果重力势能的减少等于动能的增加，也就是从下落起点计算，即验证了机械能守恒定律。由于是同一物体，只需验证，其中物体下落的瞬时速度,v,和下落的高度,h,可根据打点计时器在重物所拖的纸带上记录来确定。,（2）,速度的测量：如图，借助电火花计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度,h,和该时刻的速度,v,，打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度，即,3实验器材：,铁架台、夹子、打点计时器、学生电源、纸带及复写纸片、毫米刻度尺、重物（可用钩码代替）、导线,4探究步骤和数据处理：,（1）安装：将打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器与低压交流电源相连接。,（2）接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源松开纸带，让重物自由下落，重复几次打下 35 条纸带。,（3）选纸带：选取点迹较为清晰的，纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0、1、2、3,（4）数据处理：测出0到点1、点2、点3 的距离，即为对应的下落高度,h,1,、,h,2,、,h,3,，利甲公式计算出点1、点2、点3 的瞬时速度,v,l,、,v,2,、,v,3,（,5）验证：,代入,gh,和v,2,/2如果在实验误差允许的条件下，则机械能守恒是正确的。,5注意事项：,（1）安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力；,（2）实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带以保证第一点是一个清晰的点；,（3）测量高度,h,时，应从起始点算起，为减小,h,的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在 60 cm80cm；,（4）因为是通过比较和,mgh,是否相等验证机械能是否守恒，故不需测量重物质量；,（5）速度不能用,v=gt,或计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律。况且用,v=gt,计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算；,（6）验证定律的题目中千万不要按习惯直接应用守恒定律去处理问题。,6误差分析：本实验采取分析纸带的方法求每一点的瞬时速度，即物体下落的实际速度由于摩擦阻力的存在，利用所测速度计算的动能的增加总略小于重力势能的减少，这是产生系统误差的主要原因，另外，用刻度尺测纸带上点与点间距离时，也可能造成误差。,