讓設(shè)計閃現(xiàn)出智慧

1、讓設(shè)計閃現(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)中常見機械功率的大小及其意義。（2）理解動能和動能定理。用動能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象。（3）理解重力勢能。知道重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系。（4）理解機械能守恒定律。用機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）動能動能定理（做功與動能改變的關(guān)系）（）（3）重力勢能重力做功與重力勢能改變的關(guān)系（）（4）彈性勢能（

2、）（5）機械能守恒定律（）（6 6）能量守恒定律永動機不）能量守恒定律永動機不可能（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（的利用與環(huán)境保護（） 二、高考命題趨勢 本單元內(nèi)容屬于高中物理主干知識，是歷年高考的重點內(nèi)容，考查的熱點包括功和功率、重力勢能、機械能守恒、動能定理、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律等。 試題類型既有選擇題也有計算題，而且大多是與牛頓運動定律、動量、圓周運動及電磁學(xué)等知識相聯(lián)系的綜合題。 這些試題的共同特點是，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，對學(xué)生的能力要求高。三、教學(xué)建議 課時安排（共8課時）功功 1 1課時課時 功率功

3、率 1 1課時課時動能定理動能定理 2 2課時課時機械能守恒定律機械能守恒定律 1 1課時課時功和能功和能 1 1課時課時 單元測試與講評單元測試與講評 2 2課時課時1功的計算公式：功的計算公式：W=Fxcos（1）計算恒力的功（2）判斷功的正負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B靜止，此時B在水平面上滑行的距離為S，試求此過程中，A、B受到的滑動摩擦力所做的功？V0ABSABABSff（1）公式中的位移是相對地面的位移；）公式中的位移是相對地面的位移；（2）滑動摩擦力可能做正功；）滑動摩擦力可能做正功；（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點起由靜止開始上升。若從A點上升至B點和從B點上升至C點的過程中拉力F做的功分別為W1、W2，滑塊B、C兩點時的動能分別為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作用點位移的大小AB：F作用點移動距離s1BC：F作用點移動距離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）動能定理：W =Ek1.功率的理解和計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?！氨l(fā)力”的物理含義是什么？cosvFP tWP cosFvP 瞬時功率瞬時功率 平均功率平均功率 tEP可以與速度對比理解可以與速度對比理解 例題1.跳繩是一種健身運動，設(shè)某運動員的質(zhì)量是50kg，他1min跳繩180次，假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的 ，求該運動員跳繩時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，飛行員進行素質(zhì)訓(xùn)練時，抓住如圖，飛行員進行素質(zhì)訓(xùn)練時，抓住秋千桿由水平靜止?fàn)顟B(tài)開始下擺，在到達

7、豎直秋千桿由水平靜止?fàn)顟B(tài)開始下擺，在到達豎直狀態(tài)的過程中飛行員所受重力的瞬時功率的變狀態(tài)的過程中飛行員所受重力的瞬時功率的變化情況是（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 本題還可以進一步從方法的角度分析。本題就屬本題還可以進一步從方法的角度分析。本題就屬于于“你可能不會求解，但可以通過一定的物理分你可能不會求解，但可以通過一定的物理分析判斷出下面析判斷出下面4個選項哪個是正確的。個選項哪個是正確的?！?.額定功率、實際功率和輸出功率機械功率=輸出功率=牽引力的功率 (1) 汽車以額定功率起動汽車以額定

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

9、最大的輸出功率P0，之后汽車以恒定的功率P0做加速運動，t2時刻汽車達到最大速度vm，之后汽車做勻速直線運動。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）勻加速直線運動中汽車的牽引力（3）0t2時間內(nèi)汽車的牽引力的功（4）t1t2時間內(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）動能定理1.對動能定理的理解（1）對正功、負功的理解： 正功動力功；負功阻力功。（2）對功是能量轉(zhuǎn)化量度的理解 總功與動能變化不但有數(shù)值關(guān)系，同時有因果關(guān)系。21222121mvmvW總（3）將動

10、能與動量、功與沖量、動能定理與動量定理比較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.動能定理的應(yīng)用（1）研究勻變速直線運動多一條途徑，掌握方法。（2）求功：變力做功、滑動摩擦力的功（3）分析物體動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點，A、B之間的距離d1=0.5m,B、C之間的距離d2=1.5m。位于A點質(zhì)量m=0.2kg的小物塊，在水平恒力F=4.8N的作用下，由靜止開始運動，物塊與地面間的動摩擦因數(shù)=0.2。物塊運動到B點時撤掉水平恒力，試求

11、小物塊運動到C點時速度的大?。浚╣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，將一個半徑R=0.8m四分之一圓弧面在C點與水平地面相連接，小物塊剛好能滑到最高點D,試通過計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目，游戲時人站在長桌的一端將球推出，以球在長桌上滑行的遠而不掉下去者為優(yōu)勝。球桌的長為l，球的質(zhì)量為m及球與桌面之間的動摩擦

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，求人推球時所做的功？（2）如果球的質(zhì)量m及球與桌面之間的動摩擦因數(shù)一定。試討論球滑行的距離與那些因素有關(guān)？聯(lián)系實際聯(lián)系實際探究討論探究討論 例題5.如圖，質(zhì)量為m的小球，在長為l的輕繩牽引下在豎直平面內(nèi)沿圓周從最低點運動到最高點，通過力的傳感器測得在最低點和最高點繩子的拉力分別為8mg和mg，求這個過程中小球克服空氣阻力所做的功？O動能定理與牛動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面與小物塊間動摩擦系數(shù)為0.10。小物塊在盆內(nèi)來回滑動，最后停下來，則停的地點到B的距離為（ D ）A0.50m B0.25m C0.10m D0滑動摩擦力做滑動摩擦力做功的特點功的特點（四）機械能守恒定律1.重力做功與重力勢能的變化（1）重力做功與路徑無關(guān)（2）重力做功與重力勢能的變化是 等價關(guān)系pGEW（3）關(guān)鍵是區(qū)別高度和高度差，提到勢能必須選擇零點。2.彈性勢能（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的彈性勢能時，由靜止釋放小球，將小球水平彈出，如圖所示，不計空氣阻力，求小球落地時的速度大小?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）小球剛接觸彈簧時的動能；（2）從開始下落到接觸彈簧過程中小球重力勢能的減少量；（3）最大彈性勢能。 答案：答案：（1）0.4J （2）0.4J（3）0.6J3

15、.機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 械能守恒定律 動能定理和機械能守恒定律不可偏廢。問題1.機械能守恒的判斷（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過程中， 下列關(guān)于能量的敘述中正確的是（ ）A重力勢能和動能之和總保持不變B重力勢能和彈性勢能之和總保持不變C動能和彈性勢能之和不斷增加D重力勢能、彈性勢能和動能之和總保持不變 例題4.一個物體以一定的初速度豎直上拋，不計空氣阻力，那么如圖所示，表

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

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O的正下方釘一小釘，拉起小球至細繩水平位置時，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)做圓周運動。若不考慮細繩碰釘子時的能量損失及空氣阻力，求小釘?shù)奈恢肅距懸點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對軌道壓力都恰好為零，試求水平CD段的長度。牛二，機械能守牛二，機械能

18、守恒、動能定理綜恒、動能定理綜合合問題3.多物體機械能守恒（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)細桿的兩端分別固定著A、B兩個質(zhì)量均為m的小球，O點是一光滑水平軸，已知AO = L，BO = 2L，使細桿從水平位置由靜止開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)B球轉(zhuǎn)到O點正下方時，它對細桿的拉力大小是多大？ hab 例題8.如圖，一很長的、不可伸長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，此時輕繩剛好拉緊。從靜止開始釋放b后，a可能達到的最大高度為（ 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能的增量2.重力的功等于重力勢能增量的負值3.彈簧彈力的功等于彈性勢能增量的負值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)機械能的增量5.由于滑動摩擦而產(chǎn)生的熱量等于滑動摩擦力乘于相對路程6.對繩子突然繃緊，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物體動能變化物體動能變化2W重重 Ep重力勢能變化重力勢能變化3W彈簧彈簧 E彈簧彈簧彈性勢能變化彈性勢能變化4W其他其他 E機械機械系統(tǒng)機械能變化系統(tǒng)機械能變化5Wf1+Wf2 E內(nèi)內(nèi)=Q “摩擦生熱摩擦生熱”6W電場電場 E電場電場（qU

20、）電勢能變化電勢能變化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，拉力F做功20J，克服重力作功5J，克服摩擦力做功8J求：（1）重力勢能增加量（2）機械能增加量（3）動能增加量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，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的重力勢能增加mBgh，A、B動能的增量為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的初動能滑上斜面，當(dāng)動能減少80 J時，機械能減少32 J，則當(dāng)物體滑回原出發(fā)點時動能為多少? 解析：解析：設(shè)斜面傾角為 ，滑動摩擦力為F，動能減少80J時位移為s1，根據(jù)動能定理動能減少量等于合外力做的功，即 1)sin(80sFmg機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位移為s2則動能的減少量為100J，即2)sin(100sFmg 設(shè)機械能的減少量為WF，即為上滑過程中滑動摩擦力所做的總功有： 2sFWF綜合有FW1003280JWF4