讓設(shè)計(jì)閃現(xiàn)出智慧

1、讓設(shè)計(jì)閃現(xiàn)出智慧 一、考綱要求課標(biāo)要求課標(biāo)要求 考試說明要求考試說明要求 （1）理解功和功率。關(guān)心生活和生產(chǎn)中常見機(jī)械功率的大小及其意義。（2）理解動(dòng)能和動(dòng)能定理。用動(dòng)能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象。（3）理解重力勢(shì)能。知道重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系。（4）理解機(jī)械能守恒定律。用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題。（5）了解自然界中存在多種形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。（6）了解能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義。 （1）功功率（）（2）動(dòng)能動(dòng)能定理（做功與動(dòng)能改變的關(guān)系）（）（3）重力勢(shì)能重力做功與重力勢(shì)能改變的關(guān)系（）（4）彈性勢(shì)能（

2、）（5）機(jī)械能守恒定律（）（6 6）能量守恒定律永動(dòng)機(jī)不）能量守恒定律永動(dòng)機(jī)不可能（可能（）（7 7）能源的開發(fā)和利用能源）能源的開發(fā)和利用能源的利用與環(huán)境保護(hù)（的利用與環(huán)境保護(hù)（） 二、高考命題趨勢(shì) 本單元內(nèi)容屬于高中物理主干知識(shí)，是歷年高考的重點(diǎn)內(nèi)容，考查的熱點(diǎn)包括功和功率、重力勢(shì)能、機(jī)械能守恒、動(dòng)能定理、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律等。 試題類型既有選擇題也有計(jì)算題，而且大多是與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量、圓周運(yùn)動(dòng)及電磁學(xué)等知識(shí)相聯(lián)系的綜合題。 這些試題的共同特點(diǎn)是，物理情景設(shè)置與生產(chǎn)和生活相聯(lián)系，物理過程較復(fù)雜，條件隱蔽，對(duì)學(xué)生的能力要求高。三、教學(xué)建議 課時(shí)安排（共8課時(shí)）功功 1 1課時(shí)課時(shí) 功率功

3、率 1 1課時(shí)課時(shí)動(dòng)能定理動(dòng)能定理 2 2課時(shí)課時(shí)機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律 1 1課時(shí)課時(shí)功和能功和能 1 1課時(shí)課時(shí) 單元測(cè)試與講評(píng)單元測(cè)試與講評(píng) 2 2課時(shí)課時(shí)1功的計(jì)算公式：功的計(jì)算公式：W=Fxcos（1）計(jì)算恒力的功（2）判斷功的正負(fù)2功是能量轉(zhuǎn)化（轉(zhuǎn)移）的量度功是能量轉(zhuǎn)化（轉(zhuǎn)移）的量度功是一條主線，貫穿于本單元的始終。功是一條主線，貫穿于本單元的始終。WG=0，WN=mgxsincos，Wf= - mgx sincosABABxmgfNx突出功是過程量，求功要分析過程。突出功是過程量，求功要分析過程。xABAB 物體沿固定斜面下滑物體沿固定斜面下滑sNNs 物體沿非固定斜面下滑

4、物體沿非固定斜面下滑 例題2. 放在的木板B的一端，質(zhì)量為M長(zhǎng)木板B放在光滑水平面上，某一瞬間木塊A受到水平打擊后，質(zhì)量為m的小木塊A以初速度V0從左端滑上木板B，如圖所示。由于A、B之間有摩擦，A在B上滑行了一段距離S后相對(duì)B靜止，此時(shí)B在水平面上滑行的距離為S，試求此過程中，A、B受到的滑動(dòng)摩擦力所做的功？V0ABSABABSff（1）公式中的位移是相對(duì)地面的位移；）公式中的位移是相對(duì)地面的位移；（2）滑動(dòng)摩擦力可能做正功；）滑動(dòng)摩擦力可能做正功；（3）作用力與反作用力的功沒有必然聯(lián)系。）作用力與反作用力的功沒有必然聯(lián)系。 例題3如圖所示，固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊，用輕繩系著滑塊繞過

5、光滑的定滑輪，以大小恒定的拉力F拉繩。使滑塊從A點(diǎn)起由靜止開始上升。若從A點(diǎn)上升至B點(diǎn)和從B點(diǎn)上升至C點(diǎn)的過程中拉力F做的功分別為W1、W2，滑塊B、C兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為EkB、EkC，圖中AB=BC，則一定有（ ）AWlW2 BWlW2CEkBEkC DEkBEkCFABCFiFjFFFsa分析解答： （1）比較F在豎直方向分力的大小 FiFj WlW2（2）比較F作用點(diǎn)位移的大小AB：F作用點(diǎn)移動(dòng)距離s1BC：F作用點(diǎn)移動(dòng)距離s2且 s1s2 WlW2介紹求功的方法（1）恒力功：W =Fscos（2）恒功率功：W =Pt（3）動(dòng)能定理：W =Ek1.功率的理解和計(jì)算功率的定義式功率的定義式

6、:tWP 描述做功快慢的物理量。描述做功快慢的物理量。“爆發(fā)力”的物理含義是什么？cosvFP tWP cosFvP 瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率 平均功率平均功率 tEP可以與速度對(duì)比理解可以與速度對(duì)比理解 例題1.跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)，設(shè)某運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量是50kg，他1min跳繩180次，假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的 ，求該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)每跳一次克服重力做功W是多少？克服重力做做功的平均功率是多少?（g取10m/s2）52答案: W = 25 J, P平均=75 w. 例題例題2.如圖，飛行員進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí)，抓住如圖，飛行員進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí)，抓住秋千桿由水平靜止?fàn)顟B(tài)開始下擺，在到達(dá)

7、豎直秋千桿由水平靜止?fàn)顟B(tài)開始下擺，在到達(dá)豎直狀態(tài)的過程中飛行員所受重力的瞬時(shí)功率的變狀態(tài)的過程中飛行員所受重力的瞬時(shí)功率的變化情況是（化情況是（ ）A.一直增大一直增大 B.一直減小一直減小C.先增大后減小先增大后減小 D.先減小后增大先減小后增大CcosFvP 本題還可以進(jìn)一步從方法的角度分析。本題就屬本題還可以進(jìn)一步從方法的角度分析。本題就屬于于“你可能不會(huì)求解，但可以通過一定的物理分你可能不會(huì)求解，但可以通過一定的物理分析判斷出下面析判斷出下面4個(gè)選項(xiàng)哪個(gè)是正確的。個(gè)選項(xiàng)哪個(gè)是正確的?！?.額定功率、實(shí)際功率和輸出功率機(jī)械功率=輸出功率=牽引力的功率 (1) 汽車以額定功率起動(dòng)汽車以額定

8、功率起動(dòng) （2）汽車先以恒定加速度起動(dòng)，在一恒）汽車先以恒定加速度起動(dòng)，在一恒定功率啟動(dòng)定功率啟動(dòng) 速度 當(dāng)a=0時(shí)達(dá)到vm保持vm勻速變加速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)定PFmfFafF 即即F一定一定即P隨v增大而增大當(dāng)P=P額時(shí)v仍要增大當(dāng)a=0時(shí)v達(dá)到vm此后勻速勻變速直線運(yùn)動(dòng)變加速運(yùn)動(dòng)（接接1）勻速運(yùn)動(dòng)mfFa定vFP定0mfFamfFavpF額當(dāng)當(dāng)P=P額額時(shí)勻變速直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí)勻變速直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度Vmvmttv0vmvt0t重要的結(jié)論：fpvm0vt0vmt2t1v1 例題3如圖v-t圖線所示，在0t1時(shí)間內(nèi)汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t1時(shí)刻汽車速度為v1，這時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)也達(dá)到

9、最大的輸出功率P0，之后汽車以恒定的功率P0做加速運(yùn)動(dòng)，t2時(shí)刻汽車達(dá)到最大速度vm，之后汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若汽車所受阻力汽車的重力 k倍，且t1、t2、v1、vm、P0和重力加速度g均為已知量。根據(jù)圖像求（1）汽車的質(zhì)量（2）勻加速直線運(yùn)動(dòng)中汽車的牽引力（3）0t2時(shí)間內(nèi)汽車的牽引力的功（4）t1t2時(shí)間內(nèi)汽車合力的功從圖像讀取信息，熟悉各從圖像讀取信息，熟悉各量之間的關(guān)系。量之間的關(guān)系。 （三）動(dòng)能定理1.對(duì)動(dòng)能定理的理解（1）對(duì)正功、負(fù)功的理解： 正功動(dòng)力功；負(fù)功阻力功。（2）對(duì)功是能量轉(zhuǎn)化量度的理解 總功與動(dòng)能變化不但有數(shù)值關(guān)系，同時(shí)有因果關(guān)系。21222121mvmvW總（3）將動(dòng)

10、能與動(dòng)量、功與沖量、動(dòng)能定理與動(dòng)量定理比較21222121mvmvFs12mvmvFt過程量狀態(tài)量矢量式標(biāo)量式功決定物體速度大小的變化；沖量決定物體速度的變化。守恒量2.動(dòng)能定理的應(yīng)用（1）研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)多一條途徑，掌握方法。（2）求功：變力做功、滑動(dòng)摩擦力的功（3）分析物體動(dòng)能變化及速度大小變化注意問題情景，分析狀態(tài)和過程。 例題1.如圖所示，A、B、C為水平地面上的三個(gè)點(diǎn)，A、B之間的距離d1=0.5m,B、C之間的距離d2=1.5m。位于A點(diǎn)質(zhì)量m=0.2kg的小物塊，在水平恒力F=4.8N的作用下，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2。物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤掉水平恒力，試求

11、小物塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度的大??？（g取10m/s2）ABC基本方法基本方法訓(xùn)練訓(xùn)練 例題2.如圖所示，上題中其它條件不變，將一個(gè)半徑R=0.8m四分之一圓弧面在C點(diǎn)與水平地面相連接，小物塊剛好能滑到最高點(diǎn)D,試通過計(jì)算說明圓弧面是否是光滑的？（g取10m/s2）OABCD滲透科學(xué)滲透科學(xué)探究探究 例題3.如圖所示，上題中其它條件不變，試通過計(jì)算說明小物塊最后停在水平地面上的位置？（g取10m/s2）OABCD鞏固、反饋鞏固、反饋 例題4.如圖所示，沙狐球是一種流行娛樂體育項(xiàng)目，游戲時(shí)人站在長(zhǎng)桌的一端將球推出，以球在長(zhǎng)桌上滑行的遠(yuǎn)而不掉下去者為優(yōu)勝。球桌的長(zhǎng)為l，球的質(zhì)量為m及球與桌面之間的動(dòng)摩擦

12、因數(shù)為，重力加速度為g。（1）如果球剛好滑到球桌的另一端，求人推球時(shí)所做的功？（2）如果球的質(zhì)量m及球與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)一定。試討論球滑行的距離與那些因素有關(guān)？聯(lián)系實(shí)際聯(lián)系實(shí)際探究討論探究討論 例題5.如圖，質(zhì)量為m的小球，在長(zhǎng)為l的輕繩牽引下在豎直平面內(nèi)沿圓周從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，通過力的傳感器測(cè)得在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)繩子的拉力分別為8mg和mg，求這個(gè)過程中小球克服空氣阻力所做的功？O動(dòng)能定理與牛動(dòng)能定理與牛頓定律綜合求頓定律綜合求變力做功變力做功AhdBChD 例題6（04遼寧、廣東34題）如圖所示，ABCD是一個(gè)盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，B、C為水平

13、的，其距離d=0.50m。盆邊緣的高度為h=0.30m。在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止出發(fā)下滑。已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間動(dòng)摩擦系數(shù)為0.10。小物塊在盆內(nèi)來回滑動(dòng)，最后停下來，則停的地點(diǎn)到B的距離為（ D ）A0.50m B0.25m C0.10m D0滑動(dòng)摩擦力做滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)功的特點(diǎn)（四）機(jī)械能守恒定律1.重力做功與重力勢(shì)能的變化（1）重力做功與路徑無關(guān)（2）重力做功與重力勢(shì)能的變化是 等價(jià)關(guān)系pGEW（3）關(guān)鍵是區(qū)別高度和高度差，提到勢(shì)能必須選擇零點(diǎn)。2.彈性勢(shì)能（1）不建議給公式（2）突出守恒的思想（3）彈簧的問題可以分為水平和豎 直兩種情況進(jìn)行分析

14、 例題1.在高度h=0.8 m的水平光滑桌面上，有一 輕彈簧左端固定，質(zhì)量為m 1kg的小球在外力作用下使彈簧處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)彈簧具有4.5J的彈性勢(shì)能時(shí)，由靜止釋放小球，將小球水平彈出，如圖所示，不計(jì)空氣阻力，求小球落地時(shí)的速度大小?V1hV2基礎(chǔ)訓(xùn)練基礎(chǔ)訓(xùn)練 例題2.如圖所示，質(zhì)量為0.2 kg的小球從高處由靜止落到輕彈簧頂端，然后壓縮彈簧直到速度為零。開始下落時(shí)小球離彈簧頂端0.2 m，落到彈簧上后把彈簧壓縮了0.1 m，求：（1）小球剛接觸彈簧時(shí)的動(dòng)能；（2）從開始下落到接觸彈簧過程中小球重力勢(shì)能的減少量；（3）最大彈性勢(shì)能。 答案：答案：（1）0.4J （2）0.4J（3）0.6J3

15、.機(jī)械能守恒定律的理解與應(yīng)用（1）守恒定律是重要的思想和方法（2）不用刻意要求什么情況必須用機(jī) 械能守恒定律 動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律不可偏廢。問題1.機(jī)械能守恒的判斷（1）確定系統(tǒng)，分析過程，判斷條件（2）從做功判斷，從能量轉(zhuǎn)化判斷（3）通過判斷加深對(duì)守恒定律的理解 例題3.如圖所示，剛性小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上。在將彈簧壓縮到最短的整個(gè)過程中， 下列關(guān)于能量的敘述中正確的是（ ）A重力勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變B重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變C動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和不斷增加D重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變 例題4.一個(gè)物體以一定的初速度豎直上拋，不計(jì)空氣阻力，那么如圖所示，表

16、示物體的動(dòng)能Ek隨高度h變化的圖象A、物體的重力勢(shì)能Ep隨速度v變化的圖象B、物體的機(jī)械能E隨高度h變化的圖象C、物體的動(dòng)能Ek隨速度v的變化圖象D，可能正確的是（ ）機(jī)械能守恒的幾種表達(dá)式（1）系統(tǒng)初態(tài)1和末態(tài)2的機(jī)械能相等，即 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2（狀態(tài)式）（2）系統(tǒng)總動(dòng)能的增加等于系統(tǒng)總勢(shì)能的減少，即 Ek=-Ep （轉(zhuǎn)化式）（3）系統(tǒng)內(nèi)一部分物體的機(jī)械能的增加等于另一部分（其余）物體的機(jī)械能的減少，即 E增=E減（增減式）問題2.豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（單個(gè)物體）（1）研究最高點(diǎn)、最低點(diǎn)用牛二，注意 臨界條件（2）分析最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的聯(lián)系用機(jī)械能 守恒定律 例題5.一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)

17、的輕繩一端固定，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，若在懸點(diǎn)O的正下方釘一小釘，拉起小球至細(xì)繩水平位置時(shí)，由靜止釋放小球，如圖所示。當(dāng)繩碰到小釘后，小球剛好能在以釘子C為圓心的豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。若不考慮細(xì)繩碰釘子時(shí)的能量損失及空氣阻力，求小釘?shù)奈恢肅距懸點(diǎn)O的距離？OmDCr經(jīng)典問題經(jīng)典問題不能忽視不能忽視 例題6.如圖所示，半徑分別為R和r的甲、乙兩個(gè)光滑的圓形軌道安置在同一豎直平面上，軌道之間有一條水平軌道CD相通，一小球以一定的速度先滑上甲軌道，通過動(dòng)摩擦因數(shù)為的CD段，又滑上乙軌道，最后離開兩圓軌道。若小球在兩圓軌道的最高點(diǎn)對(duì)軌道壓力都恰好為零，試求水平CD段的長(zhǎng)度。牛二，機(jī)械能守牛二，機(jī)械能

18、守恒、動(dòng)能定理綜恒、動(dòng)能定理綜合合問題3.多物體機(jī)械能守恒（1）明確系統(tǒng)，用能量轉(zhuǎn)化判斷（2）算總賬 例題7.如圖所示，一根輕質(zhì)細(xì)桿的兩端分別固定著A、B兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球，O點(diǎn)是一光滑水平軸，已知AO = L，BO = 2L，使細(xì)桿從水平位置由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)B球轉(zhuǎn)到O點(diǎn)正下方時(shí)，它對(duì)細(xì)桿的拉力大小是多大？ hab 例題8.如圖，一很長(zhǎng)的、不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b。a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時(shí)輕繩剛好拉緊。從靜止開始釋放b后，a可能達(dá)到的最大高度為（ B ）Ah Bl.5h C2h D2.5h力學(xué)領(lǐng)域中功能關(guān)系的主要形式

19、1.合外力的功等于物體動(dòng)能的增量2.重力的功等于重力勢(shì)能增量的負(fù)值3.彈簧彈力的功等于彈性勢(shì)能增量的負(fù)值4.除系統(tǒng)內(nèi)的重力和彈力以外，其它力做的總功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量5.由于滑動(dòng)摩擦而產(chǎn)生的熱量等于滑動(dòng)摩擦力乘于相對(duì)路程6.對(duì)繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等除題目特別說明，必定有機(jī)械能損失 （五）功能關(guān)系功功能量變化能量變化說明說明1W合外力合外力 Ek物體動(dòng)能變化物體動(dòng)能變化2W重重 Ep重力勢(shì)能變化重力勢(shì)能變化3W彈簧彈簧 E彈簧彈簧彈性勢(shì)能變化彈性勢(shì)能變化4W其他其他 E機(jī)械機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械能變化系統(tǒng)機(jī)械能變化5Wf1+Wf2 E內(nèi)內(nèi)=Q “摩擦生熱摩擦生熱”6W電場(chǎng)電場(chǎng) E電場(chǎng)電場(chǎng)（qU

20、）電勢(shì)能變化電勢(shì)能變化7W安安 E電電（E感感It）電能變化電能變化8W洛洛0洛侖茲力不做功洛侖茲力不做功 例題1.物體放在傾角粗糙的斜面上，在沿斜面向上的力的作用下沿斜面向上移動(dòng)，拉力F做功20J，克服重力作功5J，克服摩擦力做功8J求：（1）重力勢(shì)能增加量（2）機(jī)械能增加量（3）動(dòng)能增加量FNfG 例題2. 如圖所示，在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪K，一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過K分別與物塊A、B相連，A、B的質(zhì)量分別為 和 。開始時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一水平恒力F拉物塊A，使物塊 B上升。已知當(dāng)B上升距離為h時(shí)，B的速度為v。求此過程中物塊A克服摩擦力所做的功重力加速度為g。、 解析

21、：解析：在此過程中，B的重力勢(shì)能增加mBgh，A、B動(dòng)能的增量為2)(21vmmBA恒力F做的功為Fh，用W表示物體A克服摩擦力所做的功，由功能原理得：ghmvmmFhWghmvmmWFhABAABA22)(21)(21即AmBm 例題3.一小物體以l00 J的初動(dòng)能滑上斜面，當(dāng)動(dòng)能減少80 J時(shí)，機(jī)械能減少32 J，則當(dāng)物體滑回原出發(fā)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為多少? 解析：解析：設(shè)斜面傾角為 ，滑動(dòng)摩擦力為F，動(dòng)能減少80J時(shí)位移為s1，根據(jù)動(dòng)能定理動(dòng)能減少量等于合外力做的功，即 1)sin(80sFmg機(jī)械能減少量等于除重力以外的力（此題中即為F）所做的功，即 32=Fs1 設(shè)物體從斜面底端到最高點(diǎn)位移為s2則動(dòng)能的減少量為100J，即2)sin(100sFmg 設(shè)機(jī)械能的減少量為WF，即為上滑過程中滑動(dòng)摩擦力所做的總功有： 2sFWF綜合有FW1003280JWF4