《高考物理沖刺專題復(fù)習(xí)課件 第5單元-機械能（新課標(biāo)）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理沖刺專題復(fù)習(xí)課件 第5單元-機械能（新課標(biāo)）（208頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進入物理課堂 第五單元機械能 第五單元 使用建議 1 復(fù)習(xí)本單元應(yīng)特別強調(diào)要注意以下幾點 1 訓(xùn)練重點要突出 復(fù)習(xí)功和功率時應(yīng)從恒力做功 變力做功 平均功率 瞬時功率 正功 負功多角度進行訓(xùn)練 這樣才能練到點子上 動能定理強調(diào)所有力做功的總和等于物體動能的變化 而不是某一個力的功 尤其是涉及求變力做功的問題 動能定理有時是唯一且有效的解題方法 機械能守恒定律的應(yīng)用要根據(jù)具體情況選取不同的表述形式 以使解題方法 過程的處理更簡捷 第五單元 使用策略 2 過程分析要強化 多物體多過程問題是近幾年高考的熱點 通過對典型例題 練習(xí)的分析 幫助學(xué)生掌握處理問題的技巧 注意多分析過程 化整為零 板書設(shè)計上要畫好示意圖 分析上要挖掘隱含條件 理解關(guān)鍵詞語的內(nèi)涵 找到問題的突破口 2 課時安排本單元建議安排7課時 第21 22 23 24 25 26講及單元訓(xùn)練各1課時 第五單元 知識框架 第五單元 知識框架 第五單元 考綱展示 第五單元 復(fù)習(xí)策略 功和功率是物理學(xué)中兩個重要的基本概念 是學(xué)習(xí)動能定理 機械能守恒定律 功能關(guān)系的基礎(chǔ) 也是用能量觀點分析物理問題的切入點 能的概念 功和能的關(guān)系以及各種不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化和守恒的規(guī)律是自然界中最重要的基本規(guī)律 它貫穿于整個物理學(xué)中 動能定理 機械能守恒定律是力學(xué)中的重點和難點 用能量觀點解題是解決動力學(xué)問題的途徑之一 高考命題具有以下特點 第五單元 復(fù)習(xí)策略 1 能力要求高 平時要加強綜合題的練習(xí) 學(xué)會將復(fù)雜的物理過程分解成若干個子過程 分析每一個過程的始末運動狀態(tài)量及物理過程中力 加速度 速度 能量的變化 對于生活 生產(chǎn)中的實際問題要建立相關(guān)物理模型 靈活運用牛頓定律 動能定理及能量轉(zhuǎn)化的方法提高解決實際問題的能力 2 綜合性強 考題的內(nèi)容經(jīng)常與牛頓運動定律 曲線運動 電磁學(xué)等方面知識綜合 物理過程復(fù)雜 綜合分析的能力要求較高 第五單元 復(fù)習(xí)策略 3 常出壓軸題 這部分知識能密切聯(lián)系生產(chǎn) 生活實際 聯(lián)系現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 因此每年高考的壓軸題 高難度的綜合題經(jīng)常涉及本單元知識 本單元的功和功率 動能和動能定理 重力的功和重力勢能 彈性勢能 機械能守恒定律是歷年高考的必考內(nèi)容 考查的知識點覆蓋面全 頻率高 題型全 本單元由于涉及知識多 方法多 模型多而成為難點 建議復(fù)習(xí)時重點突破以下重點或難點 1 理解概念 理解功 功率 動能 重力勢能 彈性勢能的概念 掌握功的計算方法 理解功率的含義 掌握動能 重力勢能 彈性勢能的物理意義 第五單元 復(fù)習(xí)策略 2 注意規(guī)律的掌握 掌握動能定理 并能運用動能定理分析與解決相關(guān)的力學(xué)問題 掌握機械能守恒定律 理解機械能守恒的條件 并能運用機械能守恒定律分析與解決相關(guān)的力學(xué)問題 3 注重功能關(guān)系的總結(jié) 功能關(guān)系是本單元的重點 也是貫穿整個高中物理的內(nèi)容之一 一定要總結(jié)全面 理解透徹 4 加強對物理解題規(guī)律的理解 強化對解題方法的運用 隨著學(xué)習(xí)的深入 綜合題越來越多 是用牛頓定律和運動學(xué)公式 還是用能量的觀點處理問題 解題的途徑是什么 怎么選擇 需要掌握 第五單元 復(fù)習(xí)策略 1 復(fù)習(xí)本單元應(yīng)特別強調(diào)要注意以下幾點 1 訓(xùn)練重點要突出 復(fù)習(xí)功和功率時應(yīng)從恒力做功 變力做功 平均功率 瞬時功率 正功 負功多角度進行訓(xùn)練 這樣才能練到點子上 動能定理強調(diào)所有力做功的總和等于物體動能的變化 而不是某一個力的功 尤其是涉及求變力做功的問題 動能定理有時是唯一且有效的解題方法 機械能守恒定律的應(yīng)用要根據(jù)具體情況選取不同的表述形式 以使解題方法 過程的處理更簡捷 第五單元 復(fù)習(xí)策略 2 過程分析要強化 多物體多過程問題是近幾年高考的熱點 通過對典型例題 練習(xí)的分析 幫助學(xué)生掌握處理問題的技巧 注意多分析過程 化整為零 板書設(shè)計上要畫好示意圖 分析上要挖掘隱含條件 理解關(guān)鍵詞語的內(nèi)涵 找到問題的突破口 2 課時安排本單元建議安排7課時 第21 22 23 24 25 26講及單元訓(xùn)練各1課時 第21講 功 第21講功 第21講 編讀互動 1 高考中單獨考查功的概念的題目雖然不多 但并不等于這個概念不重要 功的概念是機械能的入門概念 準(zhǔn)確全面地掌握功的概念 對學(xué)生更深入地掌握功和能 機械能守恒定律非常重要 2 本講要掌握力對物體是否做功 做正功還是做負功的判斷及功的計算方法 既要會求恒力的功 又要會利用動能定理 功能關(guān)系求變力的功 1 例1和變式題是練習(xí)做功與否 做功正負的判斷 2 通過例2和變式題讓學(xué)生掌握最基本的恒力功的求法 3 例3和變式題是練習(xí)變力功的求法 第21講 考點整合 功1 概念 一個物體受到 的作用 如果在力的方向上發(fā)生 則這個力對物體做了功 2 做功的兩個必要因素 和物體在力的方向上發(fā)生的 3 公式 僅適用于 做功 其中 是F和l的夾角 4 功是標(biāo)量 但有正負之分 指力與位移之間的夾角 力 位移 力 位移 W Flcos 恒力 第21講 考點整合 1 當(dāng)0 90 時 0 cos 1 則力對物體做 即外界給物體 能量 該力是動力 2 當(dāng) 90 時 cos 0 W 0 則力對物體 即外界和物體間無能量交換 3 當(dāng)90 180 時 1 cos 0 則力對物體做 即物體向外界 能量 力是阻力 5 合力的功 各個力分別對物體所做功的 正功 提供 不做功 負功 提供 代數(shù)和 探究點一功的正負的判定 第21講 要點探究 1 根據(jù)力和位移的方向的夾角 判斷 此法常用于恒力做功 當(dāng)0 時 F做正功 當(dāng) 時 F不做功 當(dāng) 時 F做負功 2 根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角 判斷 此法常用于判斷質(zhì)點做曲線運動時變力做功的正負 當(dāng)0 時 F做正功 當(dāng) 時 F不做功 當(dāng) 時 F做負功 第21講 要點探究 3 從能量的轉(zhuǎn)化角度進行判斷 此法常用于判斷兩個相聯(lián)系的物體 用動能變化判斷 動能增加 則合外力做正功 動能減少 則合外力做負功 動能不變 則合外力不做功 例如 弧面體a放在光滑水平面上 弧面光滑 使物體b自弧面的頂端自由下滑 如圖21 1所示 試判定a b間彈力做功的情況 第21講 要點探究 從能量轉(zhuǎn)化的角度看 當(dāng)b沿弧面由靜止下滑時 a就由靜止開始向右運動 即a的動能增大了 因此b對a的彈力做了正功 由于a和b組成的系統(tǒng)機械能守恒 a的機械能增加 b的機械能一定減少 因此a對b的支持力對b一定做了負功 第21講 要點探究 例1如圖21 2所示 小物塊位于光滑的斜面上 斜面位于光滑水平地面上 從地面上看 在小物塊沿斜面下滑過程中 斜面對小物塊的作用力 A 垂直于接觸面 不做功B 垂直于接觸面 做負功C 不垂直于接觸面 做負功D 不垂直于接觸面 做正功 B 第21講 要點探究 解析 根據(jù)功的定義W Flcos 為了求斜面對小物塊的支持力所做的功 應(yīng)找到小物塊的位移 由于地面光滑 物塊與斜面構(gòu)成的系統(tǒng)在水平方向不受外力 初狀態(tài)系統(tǒng)保持靜止 當(dāng)物塊向左下滑動時 對斜面有斜向右下方向的壓力 因此斜面體必向右滑動 由于m M 則斜面體水平位移小于物塊水平位移 如圖所示 根據(jù)圖中的關(guān)系可以確定支持力與物塊位移夾角大于90 斜面對物塊做負功 應(yīng)選B項 第21講 要點探究 點評 斜面對木塊的作用力就是斜面對木塊的支持力 始終與斜面垂直 但斜面的傾斜方向與位移的方向不在同一直線上 并且支持力與位移的夾角成鈍角 支持力做負功 第21講 要點探究 變式題如圖21 3所示 質(zhì)量為m的木塊放在傾角為 的斜面上與斜面一起水平向左勻速運動 木塊 A 對斜面的壓力大小為mgsin B 所受的支持力對木塊不做功C 所受的摩擦力對木塊做負功D 所受的摩擦力方向可能沿斜面向下 第21講 要點探究 C 解析 以木塊為研究對象 對其進行受力分析 木塊做勻速直線運動 處于平衡狀態(tài) 木塊對斜面的壓力大小為mgcos A錯誤 木塊所受的支持力對木塊做正功 B錯誤 木塊所受的摩擦力沿斜面向上 對木塊做負功 C正確 D錯誤 探究點二恒力做功的計算 第21講 要點探究 1 利用功的定義式W Flcos 求功 1 公式中F l必須對應(yīng)同一物體 l為物體相對地面的位移 為F l的夾角 2 此式一般情況下只適用于求恒力的功 2 根據(jù)動能定理計算合力的功用動能定理W Ek求功 當(dāng)F為變力時 高中階段往往考慮用這種方法求功 這里求得的功是該過程中外力對物體做的總功 或者說是合力做的功 第21講 要點探究 3 利用功能關(guān)系求功功是能量轉(zhuǎn)化的量度 要注意分析參與轉(zhuǎn)化的能量的形式 重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少量 彈簧彈力對物體做的功等于彈簧彈性勢能的減少量 電場力對帶電體做的功等于帶電體電勢能的減少量 分子力做的功等于分子勢能的減少量 合力對物體做的功等于物體動能的增加量 除重力 彈簧彈力以外的力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機械能的增加量 第21講 要點探究 4 總功的計算 1 利用平行四邊形定則求出合力 再根據(jù)W F合lcos 計算功 注意 應(yīng)是合力F合與位移l的夾角 2 分別求各個外力做的功 W1 F1l1cos 1 W2 F2l2cos 2 再求各個外力做的功的代數(shù)和 第21講 要點探究 例2如圖21 4所示 在傾角為30 的斜面上 一條輕繩的一端固定在斜面上 繩子跨過連在滑塊上的定滑輪 繩子另一端受到一個方向總是豎直向上 大小恒為F 100N的拉力 使物塊沿斜面向上滑行1m 滑輪右邊的繩子始終與斜面平行 的過程中 拉力F做的功是 A 100JB 150JC 200JD 條件不足 無法確定 B 第21講 要點探究 解析 拉力F的功等效為圖中F1 F2兩個恒力做功的代數(shù)和 即W F2l F1lcos60 而F1 F2 F 100N 所以W Fl 1 cos60 150J 即B選項正確 第21講 要點探究 點評 功的定義式W Flcos 中的l在本題中是指繩上力的作用點的位移 即是受力物體的位移 第21講 要點探究 B 第21講 要點探究 解析 力F做的功等于恒力F與滑塊運動的位移 v t圖象中圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積 的乘積 第1s內(nèi) 位移為一個小三角形面積S 第2s內(nèi) 位移也為一個小三角形面積S 第3s內(nèi) 位移為兩個小三角形面積2S 故W1 1S W2 3S W3 4S 所以W1 W2 W3 探究點三變力做功的計算 第21講 要點探究 1 用動能定理W Ek或功能關(guān)系W E 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 即用能量的增量等效代換變力所做的功 可計算變力的功和恒力的功 2 當(dāng)變力的功率P一定時 可用W Pt求功 如機車牽引力做的功 3 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 1 當(dāng)力的大小不變 而方向始終與運動方向相同或相反時 這類力的功等于力和路程 不是位移 的乘積 如滑動摩擦力做功 空氣阻力做功等 第21講 要點探究 第21講 要點探究 例3如圖21 7所示 一質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸掛于O點 1 小球在水平拉力F的作用下從平衡位置P點緩慢地移到Q點 此時懸線與豎直方向的夾角為 2 小球在水平恒力F作用下由P點移動到Q點 此時懸線與豎直方向的夾角為 求上述 1 2 兩種情況下拉力F所做的功各為多大 第21講 要點探究 解析 1 將小球 緩慢 地移動 可認為小球一直處于平衡狀態(tài) 當(dāng)輕繩與豎直方向的夾角為 時 根據(jù)平衡條件有F mgtan 可見 當(dāng) 由0增大到 的過程中 F一直增大 屬于變力做功 小球從P到Q的過程中 動能不變 由于繩的拉力不做功 故拉力F做的功等于克服重力做的功 故有W mgL 1 cos 2 恒力F做的功W FLsin 第21講 要點探究 點評 在遇到求功的問題時 一定要注意分析是求恒力的功還是變力的功 如果是求變力的功 看能否轉(zhuǎn)化為求恒力功的問題 不能轉(zhuǎn)化的 還可以借助動能定理和能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求解 第21講 要點探究 變式題 C 第21講 要點探究 第22講 功率 第22講功率 第22講 編讀互動 1 高考中對功率的考查往往是和其他知識點結(jié)合進行命題 由于學(xué)生對功率的概念理解不到位 故經(jīng)常出現(xiàn)錯誤 解決此類問題必須抓準(zhǔn)物理實質(zhì) 建立相關(guān)物理模型 尤其是汽車啟動模型 應(yīng)處理好機車以額定功率啟動和以恒定牽引力啟動過程中加速度 速度隨時間變化的關(guān)系 特別是以恒定牽引力啟動 開始一段時間內(nèi)機車做勻加速直線運動 功率增大到額定功率時 牽引力減小 速度增加 最后機車將做勻速運動 在學(xué)習(xí)中 有必要對兩種情況下對應(yīng)的圖象的區(qū)別和聯(lián)系以及圖象中各段的物理意義進行深入的理解 第22講 編讀互動 2 本講要重點掌握瞬時功率及機車的兩種啟動模型的分析處理 1 例1和變式題是對功率的一些基本算法的練習(xí) 2 通過例2和變式題讓學(xué)生掌握機車的兩種啟動問題的分析方法 3 例3是用功率問題和生活實際的一些聯(lián)系來構(gòu)建物理模型解題的練習(xí) 第22講 考點整合 快慢 Fvcos 第22講 考點整合 Fv 探究點一平均功率與瞬時功率的求解 第22講 要點探究 第22講 要點探究 第22講 要點探究 例1 2010 黃岡模擬 如圖22 1所示 質(zhì)量相同的兩物體處于同一高度 A沿固定在地面上的光滑斜面下滑 B自由下落 最后到達同一水平面 則 A 重力對兩物體做的功相同B 重力的平均功率相同C 到達底端時重力的瞬時功率PA PBD 到達底端時兩物體的動能相同 速度相同 第22講 要點探究 A 解析 由于兩個物體質(zhì)量相同 下落高度相同 所以重力對兩物體做的功相同 A選項正確 由于下落的時間不同 所以重力的平均功率不相同 B選項錯誤 根據(jù)機械能守恒可知 兩物體到達底端時動能相同 即速度大小相同 方向不同 D選項錯誤 由瞬時功率的計算式可得PA mgvcos PB mgv 因此 到達底端時重力的瞬時功率PA PB C選項錯誤 第22講 要點探究 第22講 要點探究 變式題質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上 從t 0時刻開始受到水平力的作用 力的大小F與時間t的關(guān)系如圖22 2所示 力的方向保持不變 則 A 3t0時刻的瞬時功率為B 3t0時刻的瞬時功率為C 在t 0到3t0這段時間內(nèi) 水平力的平均功率為D 在t 0到3t0這段時間內(nèi) 水平力的平均功率為 第22講 要點探究 探究點二機動車起動問題 第22講 要點探究 1 額定功率和實際功率額定功率是指任意機械在正常條件下可以長時間工作而不損壞機械的最大輸出功率 實際功率是指機械實際工作時的功率 一般情況下 實際功率可以小于或等于額定功率 而在特殊情況下在較短時間內(nèi)實際功率可以超過額定功率 但應(yīng)盡量避免 第22講 要點探究 對公式P Fv要注意以下幾點 1 此公式的意義是 當(dāng)力F與物體運動 瞬時 速度v方向一致時 力的實際瞬時功率就等于力F和運動速度v的乘積 對于機車 汽車 火車等交通工具或動力裝置 牽引力F與物體運動速度v一般方向一致 可用公式P Fv計算實際瞬時功率 稱牽引力的功率 發(fā)動機的輸出功率 特別注意 F為機車的牽引力 并非機車所受的合力 第22講 要點探究 2 當(dāng)P一定時 F 即做功的力越大 其速度就越小 如汽車在發(fā)動機功率一定時上斜坡 司機用換擋的辦法 變速調(diào)節(jié)裝置 減小速度以獲得較大的牽引力來滿足上坡的需要 3 當(dāng)速度v保持一定時 P F 即做功的力越大 它的功率也越大 如 汽車從平路到上坡 若要保持速度不變 必須加大油門 控制燃油混合氣體流量多少的裝置 增大發(fā)動機功率以得到較大的牽引力 第22講 要點探究 4 當(dāng)力F一定時 P v 即速度越大 功率越大 如 起重機吊同一貨物以不同的速度勻速上升 牽引力保持不變 大小等于物重 起吊的速度越大 起重機的輸出功率就越大 5 汽車啟動達到最大速度時一定做勻速直線運動 此時牽引力與阻力平衡 公式P Fv中的F表示牽引力的大小 汽車的實際功率要小于或等于額定功率 第22講 要點探究 第22講 要點探究 3 機車以恒定的加速度啟動由牛頓第二定律F f ma知 當(dāng)機車的加速度a保持不變時 發(fā)動機牽引力F恒定 再由P Fv知 F一定 發(fā)動機的實際輸出功率P隨v的增大而增大 直到輸出功率達到額定功率P0 需要注意的是 當(dāng)發(fā)動機的功率達到額定功率的瞬間 機車的加速度仍為a 此時的牽引力仍為F ma f 此后 機車的輸出功率不再變化 所 第22講 要點探究 以機車將做加速度逐漸減小的加速運動 直到加速度減為零 速度達到vm 為止 所以機車以恒定的加速度a啟動時 其勻加速能夠達到的最大速度為vm 保持加速度不變的時間為t 其v t圖象如圖22 4所示 圖22 4 第22講 要點探究 例2汽車發(fā)動機的額定功率為60kW 汽車的質(zhì)量為5t 汽車在水平路面上行駛時 阻力是車重的0 1倍 g取10m s2 1 汽車保持額定功率不變從靜止啟動 求 汽車所能達到的最大速度是多大 當(dāng)汽車的加速度為2m s2時 速度是多大 當(dāng)汽車的速度為6m s時 加速度是多大 2 若汽車從靜止開始 保持以0 5m s2的加速度做勻加速直線運動 這一過程能維持多長時間 第22講 要點探究 第22講 要點探究 第22講 要點探究 第22講 要點探究 汽車在平直的公路上以恒定功率啟動 設(shè)阻力恒定 則在圖22 5中關(guān)于汽車運動過程中的加速度 速度隨時間變化的關(guān)系 下列說法中正確的是 汽車的加速度 時間圖象可用圖乙描述 汽車的速度 時間圖象可用圖甲描述 汽車的加速度 時間圖象可用圖丁描述 汽車的速度 時間圖象可用圖丙描述A B C D 變式題 第22講 要點探究 探究點三生活情景中功率的計算 第22講 要點探究 例3跳繩是一種健身運動 設(shè)某運動員的質(zhì)量為50kg 他一分鐘跳繩180次 假定在每次跳躍時 腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的 則該運動員跳繩時在上升階段克服重力做功的平均功率是多少 g取10m s2 第22講 要點探究 第22講 要點探究 點評 對于聯(lián)系生產(chǎn)生活實際的問題 構(gòu)建物理模型是解題的關(guān)鍵 跳繩過程的每一個周期可分為三個階段分析 一是上升階段 對應(yīng)的物理模型是質(zhì)點的豎直上拋運動 第二階段是下落階段 對應(yīng)的物理模型是質(zhì)點的自由落體運動 第三階段是停留階段 而上升和下降階段互為逆運動 所用時間相等 第23講 動能動能定理 第23講動能動能定理 第23講 編讀互動 1 動能定理是功能關(guān)系中的一個重要規(guī)律 是高考必考的內(nèi)容 是重點也是難點 高考命題常以選擇題和計算題的形式命題 選擇題難度一般為中等難度或較高難度 計算題常結(jié)合其他知識點命制壓軸題 建議復(fù)習(xí)時強化利用動能定理解題的方法和策略 指導(dǎo)學(xué)生了解動能定理的廣泛應(yīng)用 使學(xué)生能夠熟練地應(yīng)用動能定理求解變力 恒力做功等 第23講 編讀互動 2 本講復(fù)習(xí)動能的概念 動能定理 要求能夠熟練應(yīng)用動能定理解題 1 例1和變式題是應(yīng)用動能定理求變力的功 是動能定理常見的一種應(yīng)用形式 2 例2和變式題是應(yīng)用動能定理處理多階段運動問題 對多階段運動全過程應(yīng)用動能定理解題可簡化解題步驟 3 例3和變式題是動能定理的綜合應(yīng)用 第23講 考點整合 變化量 Ek 第23講 考點整合 2 對研究對象進行受力分析 求出合外力做的功 3 對研究過程進行分析 求出過程的初 末動能 4 利用動能定理列式并解答 4 說明 1 凡涉及功 位移 初末速度的力學(xué)過程 一般優(yōu)先考慮使用動能定理求解 2 求合外力的功既可以直接求合力的功 也可以先求各力的功再取代數(shù)和 第23講 考點整合 3 動能定理只適用于單個物體的過程 對系統(tǒng)所發(fā)生的過程不適合建立動能定理的方程 4 動能定理表達式是一個標(biāo)量式 在某一個方向上應(yīng)用動能定理是沒有根據(jù)的 5 對一個物體所發(fā)生的多過程問題 可對全過程應(yīng)用動能定理求解 第23講 要點探究 探究點一利用動能定理求解變力做功問題 動能定理的理解1 動能定理的計算式為標(biāo)量式 v為相對同一參考系 一般以地面或相對地面靜止的物體為參考系 的速度 2 動能定理的研究對象是單一物體 或者是可以看成單一物體的物體系 3 動能定理適用于物體的直線運動 也適用于曲線運動 適用于恒力做功 也適用于變力做功 力可以是各種性質(zhì)的力 既可以同時作用 也可以分段作用 只要求出作用過程中各力做功 第23講 要點探究 的多少和正負即可 這些正是動能定理解題的優(yōu)越性所在 4 若物體運動的過程中包含幾個不同過程 應(yīng)用動能定理時 可以分段考慮 也可以視全過程為一整體來處理 5 動能定理公式中等號的意義等號表明合力做功與物體動能的變化間的三個關(guān)系 1 數(shù)量關(guān)系 即合外力所做的功與物體動能的變化具有等量代換關(guān)系 可以通過計算物體動能的變化 求合力的功 進而求得某一力的功 2 單位關(guān)系 國際單位都是焦耳 3 因果關(guān)系 合外力的功是物體動能變化的原因 第23講 要點探究 6 動能定理中涉及的物理量有力 位移 質(zhì)量 速度 功 動能等 在處理含有上述物理量的力學(xué)問題時 可以考慮使用動能定理 由于只需要從力在整個位移內(nèi)做的功和這段位移始末兩狀態(tài)動能變化去考慮 無需注意其中運動狀態(tài)變化的細節(jié) 同時動能和功都是標(biāo)量 無方向性 所以無論是直線運動還是曲線運動 計算都會特別方便 第23講 要點探究 例1如圖23 1所示 質(zhì)量為m的物塊與轉(zhuǎn)臺之間能出現(xiàn)的最大靜摩擦力為物塊重力的k倍 物塊與轉(zhuǎn)軸OO 相距R 物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始轉(zhuǎn)動 當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時 物塊即將在轉(zhuǎn)臺上滑動 在物塊由靜止到滑動前的這一過程中 轉(zhuǎn)臺對物塊的靜摩擦力對物塊做的功為 A 0B 2 kmgRC 2kmgRD kmgR D 第23講 要點探究 第23講 要點探究 點評 物體受到力的大小 方向不斷變化 力所做的功不能直接利用功的公式進行求解 但是力所做的功全部轉(zhuǎn)化為物體的動能 這種情況下 就可以利用動能定理和外力做功的等量關(guān)系求出答案 第23講 要點探究 第23講 要點探究 第23講 要點探究 探究點二利用動能定理求解多過程問題 1 應(yīng)用動能定理處理多過程問題的理論依據(jù)動能定理反映的是物體兩個狀態(tài)的動能變化與在這兩個狀態(tài)之間外力所做總功的量值關(guān)系 因此對由初始狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)這一過程中物體的運動性質(zhì) 運動軌跡 做功的力是恒力還是變力等諸多問題不必追究 就是說應(yīng)用動能定理不受這些問題的限制 第23講 要點探究 2 運用動能定理應(yīng)注意的問題應(yīng)用動能定理解題時 在分析過程的基礎(chǔ)上無需深究物體運動過程中變化的細節(jié) 只考慮整個過程中的功及過程的始末的動能 若過程包含了幾個運動性質(zhì)不同的分過程 既可以分段考慮 也可以整個過程考慮 但求功時 有些力不是全過程都作用的 必須根據(jù)不同的情況分別對待求出總功 計算時要把各力的功連同符號 正 負 一同代入公式 第23講 要點探究 3 應(yīng)用動能定理解題的一般思路 1 確定研究對象和研究過程 注意動能定理可應(yīng)用于單個物體 也可應(yīng)用于系統(tǒng) 對系統(tǒng)應(yīng)用動能定理時應(yīng)考慮系統(tǒng)內(nèi)力做的功 2 對研究對象進行受力分析 研究對象以外的物體施于研究對象的力都要分析 含重力 3 寫出該過程中合外力做功的表達式 或分別寫出各個力做功 注意功的正負 的表達式 如果研究過程中物體受力情況有變化 要分別寫出該力在各個階段做的功的表達式 4 寫出物體的初 末動能的表達式 5 按照動能定理列式求解 第23講 要點探究 例2 2010 浙江卷 在一次國際城市運動會中 要求運動員從高為H的平臺上A點由靜止出發(fā) 沿著動摩擦因數(shù)為 的滑道向下運動到B點后水平滑出 最后落在水池中 設(shè)滑道的水平距離為L B點的高度h可由運動員自由調(diào)節(jié) 取g 10m s2 求 1 運動員到達B點的速度與高度h的關(guān)系 2 運動員要達到最大水平運動距離 B點的高度h應(yīng)調(diào)為多大 對應(yīng)的最大水平距離smax為多少 3 若圖中H 4m L 5m 動摩擦因數(shù) 0 2 則水平運動距離要達到7m h值應(yīng)為多少 第23講 要點探究 第23講 要點探究 第23講 要點探究 第23講 要點探究 第23講 要點探究 第23講 要點探究 第23講 要點探究 第23講 要點探究 探究點三動能定理的綜合運用 動能定理經(jīng)常與圓周運動 平拋運動以及變力做功等知識點組成綜合類問題 利用動能定理可以很方便地解決運動學(xué)里比較復(fù)雜的運動過程 1 用動能定理解決問題時 所選取的研究對象可以是單個物體 也可以是多個物體組成的系統(tǒng) 當(dāng)選取物體系統(tǒng)作為研究對象時 應(yīng)注意以下幾點 1 當(dāng)物體系統(tǒng)內(nèi)的相互作用是桿 繩間的作用力 或是靜摩擦力 或是剛性物體之間相互擠壓而產(chǎn)生的力 作用力與反作用力的總功等于零 這時列動能定理方程時只要考慮物體系統(tǒng)所受的合外力的功即可 第23講 要點探究 2 當(dāng)物體系統(tǒng)內(nèi)的相互作用力是彈簧 橡皮條的作用力 或是滑動摩擦力 作用力與反作用力的總功不等于零 這時列動能定理方程時不但要考慮物體系統(tǒng)所受的合外力的功 還要考慮物體間的相互作用力的功 3 物體系統(tǒng)內(nèi)各個物體的速度不一定相同 列式時要分別表達不同物體的動能 2 多過程問題的求解策略 1 分析物體的運動 確定物體運動過程中不同階段的受力情況 分析各個力的功 第23講 要點探究 2 分析物體各個過程中的初 末速度 在不同階段運用動能定理求解 此為分段法 這種方法解題時需分清物體各階段的運動情況 列式較多 3 如果能夠得到物體全過程初 末動能的變化及全過程中各力的功 對全過程列一個方程即可 3 對于恒力作用下的勻變速直線運動 凡不涉及加速度和時間的問題 利用動能定理求解一般比用牛頓運動定律及運動學(xué)公式求解要簡單得多 用動能定理還能解決一些在中學(xué)應(yīng)用牛頓運動定律難以解決的變力做功的問題 曲線運動問題等 第23講 要點探究 例3 2010 長沙模擬 如圖23 4所示是一固定在豎直平面內(nèi)的光滑半圓形軌道ABC 其半徑R 0 1m 軌道在C處與水平地面相切 在水平地面的D處放一小物塊 給它一個水平向左的初速度v0 4m s 物塊經(jīng)軌道CBA后 最后又直接落到D點 已知CD的距離為x 0 6m 求物塊與地面的動摩擦因數(shù) g取10m s2 第23講 要點探究 第23講 要點探究 B 第23講 要點探究 第24講 機械能守恒定律 第24講機械能守恒定律 第24講 編讀互動 1 重力勢能和彈性勢能這兩個概念是學(xué)習(xí)機械能守恒定律的基礎(chǔ) 機械能守恒定律是高考命題的熱點 在高考中直接考查重力勢能和彈性勢能概念的可能性不大 但機械能守恒定律的有關(guān)知識必考 且常與牛頓運動定律 曲線運動 電磁學(xué)問題綜合考查 可命制難度一般或中等的選擇題和綜合性較強的計算題 因此重力勢能和彈性勢能這兩個概念的物理含義和性質(zhì)及機械能守恒定律是學(xué)習(xí)的重點 要準(zhǔn)確地掌握和理解 第24講 編讀互動 2 本講應(yīng)明確機械能守恒定律的適用條件 掌握機械能守恒定律和運動的合成與分解 圓周運動等相關(guān)知識結(jié)合解題的一般方法 1 例1和變式題是單個物體機械能守恒的應(yīng)用 2 例2和變式題通過對多個物體應(yīng)用機械能守恒定律 體會用機械能守恒定律解題的優(yōu)點 3 例3和變式題是機械能守恒定律的綜合應(yīng)用 是本講的復(fù)習(xí)重點 第24講 考點整合 一 物體的機械能1 構(gòu)成 物體的機械能等于物體的動能與勢能之和 E Ek Ep 2 守恒類型 1 只受重力 僅動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化 2 除重力和彈簧彈力做功外 其他力不做功 3 除重力和彈力做功外 其他力做功的代數(shù)和為零 第24講 考點整合 3 變化量的計算 1 E 2 E W其他 物體的機械能的變化量等于除重力 彈簧彈力 外的其他力對物體做的功 二 機械能守恒定律1 定律內(nèi)容 在只有 做功的情形下 物體的 和 發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 機械能的總量保持不變 Ek Ep 勢能 重力 彈簧彈力 動能 第24講 考點整合 2 表達形式 第24講 考點整合 第24講 考點整合 在應(yīng)用機械能守恒定律守恒形式時 必須選取零勢能參考面 而且在同一問題中必須選取同一零勢能參考面 但應(yīng)用轉(zhuǎn)化形式 Ek Ep和轉(zhuǎn)移形式 EA EB時不必選取零勢能參考面 只要弄清楚過程中物體重力勢能的變化即可 探究點一對機械能是否守恒的判斷 第24講 要點探究 判斷機械能是否守恒的方法一般有兩種 1 根據(jù)機械能守恒的條件判斷 分析物體系統(tǒng)所受的力 判斷重力和彈力以外的力 不管是系統(tǒng)內(nèi)部物體間的力還是系統(tǒng)外部其他物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體的力 是否對物體做功 如果重力和彈力以外的力對物體系統(tǒng)做了功 則物體系統(tǒng)的機械能不守恒 否則 機械能守恒 第24講 要點探究 2 根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化判斷 對于一個物體系統(tǒng) 分析是否只存在動能和重力勢能 或彈性勢能 的相互轉(zhuǎn)化 如果只存在動能和重力勢能 或彈性勢能 的相互轉(zhuǎn)化 而不存在機械能和其他形式的能量的轉(zhuǎn)化 機械能守恒 否則 機械能不守恒 第24講 要點探究 例1如圖24 1所示四個圖中 木塊均在固定的斜面上運動 其中圖A B C中的斜面是光滑的 圖D中的斜面是粗糙的 圖A B中的F為木塊所受的外力 方向如圖中箭頭所示 圖A B D中的木塊向下運動 圖C中的木塊向上運動 在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是 C 第24講 要點探究 第24講 要點探究 解析 機械能守恒的條件是只有重力做功 A B圖中木塊受到三個力作用 即重力 支持力和推力F 有外力F做功 故不符合機械能守恒定律的適用條件 D中有摩擦力做功 故也不符合機械能守恒定律的適用條件 只有C選項機械能守恒 點評 機械能守恒定律的適用條件絕不是合外力的功等于零 更不是合外力等于零 而是看是否只有重力或彈力做功 第24講 要點探究 D 第24講 要點探究 解析 m1 m2除受重力外 分別還有繩的拉力 在m1下降時 拉力對m1做負功 在m2上升時 拉力對m2做正功 故m1 m2的機械能均不守恒 選項AB錯誤 將m1和m2視為一個系統(tǒng) 繩的拉力對m1 m2做功之和為零 只有重力做功 故m1和m2的總機械能守恒 選項D正確 探究點二涉及流體 鏈條 桿 繩的機械能守恒問題 第24講 要點探究 繩索 鏈條這類的物體常發(fā)生形變 其重心位置不是固定不變的 確定其重心的位置是解決這類問題的關(guān)鍵 順便指出的是 質(zhì)量均勻分布的規(guī)則物體常以重心的位置來確定物體的重力勢能 第24講 要點探究 例2如圖24 3所示 總長為L的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過一個光滑的輕小滑輪 開始時下端A B相平齊 當(dāng)略有擾動時 其一端下落 則當(dāng)鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間 鐵鏈的速度為多大 第24講 要點探究 第24講 要點探究 第24講 要點探究 點評 對于繩索 鏈條之類的物體 由于發(fā)生形變 其重心位置相對物體并不是固定不變的 能否確定重心的位置 常是解決該類問題的關(guān)鍵 可以采用分段法求出每段的重力勢能 然后求和即為整體的重力勢能 也可采用等效法求出重力勢能的改變量 利用 Ek Ep求解時 不需要選取參考平面 且便于分析計算 第24講 要點探究 變式題 第24講 要點探究 探究點三連接體的機械能守恒問題 第24講 要點探究 在用機械能守恒定律解連接體問題時 一定要注意下面幾個問題 1 靈活地選取研究對象 應(yīng)用機械能守恒定律必須準(zhǔn)確地選擇研究對象 研究對象選擇得當(dāng)則機械能守恒 研究對象選擇不得當(dāng)則機械能不守恒 2 正確判斷機械能是否守恒 判斷選定的研究對象的機械能是否守恒可從做功的角度或能量的轉(zhuǎn)化的角度考慮 第24講 要點探究 3 如何選取物理過程 選取物理過程必須遵循兩個基本原則 一要符合求解要求 二要盡量使求解過程簡化 有時可選全過程 而有時則必須將全過程分解成幾個階段 然后再分別應(yīng)用機械能守恒定律求解 第24講 要點探究 例3如圖24 5所示 在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的半圓形圓柱截面 用輕質(zhì)不可伸長的細繩連接A B兩球 懸掛在圓柱面邊緣兩側(cè) A球質(zhì)量為B球質(zhì)量的2倍 現(xiàn)將A球從圓柱邊緣處由靜止釋放 已知A球始終不離開球面 且細繩足夠長 圓柱固定 若不計一切摩擦 求 1 A球沿圓柱截面滑至最低點時的速度大小 2 A球沿圓柱截面運動的最大位移 第24講 要點探究 第24講 要點探究 第24講 要點探究 第24講 要點探究 如圖24 6所示 傾角 30 的粗糙斜面固定在地面上 長為l 質(zhì)量為m 粗細均勻 質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上 其上端與斜面頂端齊平 用細線將物塊與軟繩相連 物塊由靜止釋放后向下運動 直到軟繩剛好全部離開斜面 此時物塊未到達地面 在此過程中 A 物塊的機械能逐漸增加B 軟繩的重力勢能共減少了C 物塊重力勢能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功D 軟繩的重力勢能的減少小于軟繩動能的增加與軟繩克服摩擦力所做的功之和 變式題 D 第24講 要點探究 第25講 用能量觀點分析綜合問題 第25講用能量觀點分析綜合問題 第25講 編讀互動 1 本講主要是研究功能關(guān)系和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律 用能量的觀點分析綜合問題不僅為力學(xué)問題開辟了一條重要途徑 同時也是分析 解決電學(xué) 熱學(xué)問題的重要方法 歷年高考中的綜合問題均與功 能知識有關(guān) 高考對這一部分的考查往往結(jié)合牛頓運動定律 圓周運動等知識 常以選擇題 計算題的形式出現(xiàn) 第25講 編讀互動 2 本講從功能關(guān)系出發(fā) 研究自然界中的能量守恒現(xiàn)象 1 例1和變式題是對功能關(guān)系的正確理解問題 可以幫助學(xué)生理解和鞏固常見的幾種功能關(guān)系 2 例2和變式題是功能關(guān)系在傳送帶問題中的應(yīng)用 是教學(xué)的難點 3 例3和變式題是能量守恒定律的應(yīng)用 4 例4和變式題是圖象問題在能量守恒中的應(yīng)用 第25講 考點整合 一 功能關(guān)系1 功能原理 功是能的 的量度 1 做功的過程就是能量 的過程 2 做功多少與能的轉(zhuǎn)化量大小 即 W E 2 重要結(jié)論 1 物體動能的增量由 做的功來量度 Ek W外 2 物體重力勢能的增量由 做的功來量度 Ep WG 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化 相等 合外力 克服重力 第25講 考點整合 3 物體機械能的增量由重力 彈簧彈力 以外的 做的功來量度 E機 W其他 當(dāng)W其他 0時 系統(tǒng)的機械能守恒 4 互為作用力和反作用力的一對摩擦力做的總功用來量度該過程中系統(tǒng)由于摩擦產(chǎn)生的熱量 系統(tǒng)增加的內(nèi)能Q x為這兩個物體間相對移動的路程 二 能量守恒定律的內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中 能量的總量保持不變 其他力 探究點一功能關(guān)系的一般應(yīng)用 第25講 要點探究 做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程 做多少功就有多少某種形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 這就是功能關(guān)系的普遍意義 功能關(guān)系的主要形式有以下幾種 1 重力做功過程中 重力勢能和其他形式能相互轉(zhuǎn)化 重力做正功 重力勢能減少 重力做負功 重力勢能增加 重力做的功等于重力勢能的減少量 WG Ep Ep1 Ep2 第25講 要點探究 2 彈簧的彈力做功過程中 彈性勢能和其他形式能相互轉(zhuǎn)化 彈簧的彈力對物體做正功 彈簧的彈性勢能減少 彈簧的彈力做負功 彈簧的彈性勢能增加 彈力做的功等于彈性勢能的減少量 WG Ep Ep1 Ep2 3 除重力 彈簧彈力的其他力做功過程中 機械能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化 除重力 彈簧彈力的其他力做的功等于機械能的減少量 W其他 E E1 E2 4 電場力做功過程中 電勢能和其他形式能相互轉(zhuǎn)化 電場力做正功 電勢能減少 電場力做負功 電勢能增加 電場力做的功等于電勢能的減少量 W電 Ep Ep1 Ep2 第25講 要點探究 5 安培力做正功 電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 克服安培力做功 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 6 合外力做功過程中 物體的動能發(fā)生變化 合外力對物體做的功等于物體動能的增加量 動能定理 即W合 Ek 在應(yīng)用功能關(guān)系時應(yīng)注意搞清力對 誰 做功的問題 對 誰 做功就對應(yīng) 誰 的位移 并引起 誰 的能量變化 如子彈物塊模型中 摩擦力對子彈做的功必須用子彈的位移去求解 功引起子彈動能的變化 但不能說功就是能 也不能說 功變成能 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 可以說功在能量轉(zhuǎn)化的過程中扮演著重要的角色 第25講 要點探究 例1 2011 泰安模擬 如圖25 1所示 卷揚機的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱 使之沿斜面加速向上移動 在移動過程中 下列說法正確的是 A F對木箱做的功等于木箱增加的動能與木箱克服摩擦力所做的功之和B F對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C 木箱克服重力做功等于木箱增加的重力勢能D F對木箱做的功大于木箱增加的機械能與木箱克服摩擦力所做的功之和 C 第25講 要點探究 第25講 要點探究 變式題 如圖25 2所示為某探究活動小組設(shè)計的節(jié)能運輸系統(tǒng) 斜面軌道傾角為30 質(zhì)量為M的木箱與軌道的動摩擦因數(shù)為 木箱在軌道頂端時 自動裝貨裝置將質(zhì)量為m的貨物裝入木箱 然后木箱載著貨物沿軌道無初速滑下 當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時 自動卸貨裝置立刻將貨物卸下 然后木箱恰好被彈回到軌道頂端 再重復(fù)上述過程 下列選項正確的是 A m MB m 2MC 木箱不與彈簧接觸時 上滑的加速度等于下滑的加速度D 在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中 減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能 B 第25講 要點探究 探究點二功能關(guān)系在傳送帶問題中的應(yīng)用 第25講 要點探究 1 摩擦力做功的特點 1 靜摩擦做功的特點 靜摩擦力對物體可以做正功 可以做負功 還可以不做功 一對靜摩擦力所做的功的代數(shù)總和一般等于零 特殊 爬桿類例外 在靜摩擦力做功的過程中 只有機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 靜摩擦力做功起著傳遞機械能的作用 而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 也不產(chǎn)生熱 2 滑動摩擦力做功的特點 滑動摩擦力對物體可以做正功 可以做負功 還可以不做功 第25講 要點探究 第25講 要點探究 第25講 要點探究 例2如圖25 3所示為測定運動員體能的裝置 輕繩拴在腰間沿水平線跨過定滑輪 不計滑輪的質(zhì)量與摩擦 下懸重為G的物體 設(shè)人的重心相對地面不動 人用力向后蹬傳送帶 使水平傳送帶以速率v逆時針轉(zhuǎn)動 則 A 人對重物做功 功率為GvB 人對傳送帶的摩擦力大小等于G 方向水平向右C 在時間t內(nèi) 人對傳送帶做功消耗的能量為GvtD 若增大傳送帶的速度 人對傳送帶做功的功率不變 C 第25講 要點探究 第25講 要點探究 如圖25 4所示 傾斜的傳送帶保持靜止 一木塊從頂端以一定的初速度勻加速下滑到底端 如果讓傳送帶沿圖中箭頭所示的方向勻速運動 同樣的木塊從頂端以同樣的初速度下滑到底端的過程中 與傳送帶保持靜止時相比 A 木塊從頂端滑到底端的過程中 所用的時間變長B 木塊從頂端滑到底端的過程中 所用的時間不變C 木塊在滑到底端的過程中 克服摩擦力所做的功變大D 木塊在滑到底端的過程中 系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能將不變 變式題1 B 第25講 要點探究 解析 傳送帶運動時 木塊所受摩擦力仍然是沿傳送帶向上 木塊向下一直加速 加速度不變 因而滑到底端所用時間不變 故可判斷選項A錯 B對 但由于傳送帶運動時 木塊對地位移不變 木塊和傳送帶間的相對路程變大 故木塊克服摩擦力所做的功不變 摩擦力產(chǎn)生的內(nèi)能增多 選項C D錯 第25講 要點探究 第25講 要點探究 第25講 要點探究 探究點三能的轉(zhuǎn)化與守恒定律的應(yīng)用 第25講 要點探究 第25講 要點探究 例3如圖25 6所示 某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點滑至B點 接著沿水平路面滑至C點停止 人與雪橇的總質(zhì)量為70kg 下表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù) 請根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問題 g 10m s2 第25講 要點探究 1 人與雪橇從A到B的過程中 損失的機械能為多少 2 設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定 求阻力大小 第25講 要點探究 第25講 要點探究 第25講 要點探究 探究點四圖象在能量問題中的應(yīng)用 第25講 要點探究 2010 南通模擬 如圖25 8甲所示 一物塊在t 0時刻以初速度v0從足夠長的粗糙斜面底端向上滑行 物塊速度隨時間變化的圖象如圖25 8乙所示 t0時刻物塊到達最高點 3t0時刻物塊又返回底端 由此可以確定 物塊返回底端時的速度 物塊所受摩擦力大小 斜面傾角 3t0時間內(nèi)物塊克服摩擦力所做的功 A B C D 第25講 要點探究 第25講 要點探究 第25講 要點探究 第26講 本單元實驗 第26講本單元實驗 第26講 編讀互動 1 探究彈性勢能的表達式和探究動能定理是新課標(biāo)增加的內(nèi)容 探究動能定理和驗證機械能守恒定律的實驗方法很多 教材上介紹的只是探究動能定理和驗證機械能守恒定律的諸多方法之一 近幾年高考中設(shè)計性實驗已是實驗命題的熱點 復(fù)習(xí)時應(yīng)關(guān)注學(xué)生知識遷移能力 實驗設(shè)計能力的培養(yǎng) 在本講中尤其要加強學(xué)生應(yīng)用已學(xué)知識 方法 原理靈活處理陌生的探究動能定理和驗證機械能守恒定律實驗問題的訓(xùn)練 第26講 編讀互動 2 對于本講的三個實驗 要熟練掌握教材提供的實驗設(shè)計 同時還要了解其他實驗方法 1 例1掌握三個實驗的原理與操作 2 例2對三個實驗關(guān)于實驗數(shù)據(jù)處理方面的問題加以鞏固 3 例3是對實驗進行拓展研究 第26講 考點整合 實驗一探究彈性勢能的表達式1 實驗?zāi)康?探究彈簧的彈性勢能與彈力的關(guān)系及 的表達式 2 實驗器材 測力計 直尺 長木板 輕繩 3 注意事項 1 彈簧 輕繩 拉力的方向必須在同一直線上 2 由于彈力做功是變力做功 力隨著變化長度在均勻增加 利用微元法可得彈力所做的功等于拉力 位移圖象中圖線與橫軸間的面積 即平均彈力與位移的乘積 彈性勢能 彈簧 第26講 考點整合 實驗二探究動能定理1 實驗?zāi)康?探究外力對物體做功與物體 的關(guān)系 2 實驗器材與實驗裝置小車 前面帶小鉤 100g 200g砝碼 長木板 兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘 及紙帶 學(xué)生電源及導(dǎo)線 使用電火花計時器不用學(xué)生電源 5 6條等長的 刻度尺 實驗裝置如圖26 1所示 動能變化 打點計時器 橡皮筋 第26講 考點整合 3 注意事項 1 平衡摩擦力 將木板一端墊高 使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡 確定方法是輕推小車 由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否 運動 2 應(yīng)選規(guī)格完全 的橡皮筋 每次實驗時橡皮筋伸長的長度都應(yīng)保持一致 力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位 不必計算具體數(shù)值 3 小車質(zhì)量應(yīng)適當(dāng)大一些 使紙帶上打的點多一些 勻速 相同 第26講 考點整合 實驗三驗證機械能守恒定律1 實驗?zāi)康?驗證機械能守恒定律 2 實驗器材與實驗裝置鐵架臺 含鐵夾 學(xué)生電源 紙帶 復(fù)寫紙 導(dǎo)線 毫米刻度尺 重物 帶紙帶夾 實驗裝置如圖26 2所示 打點計時器 第26講 考點整合 3 注意事項 1 應(yīng)盡可能控制實驗條件 即應(yīng)滿足機械能守恒的條件 這就要求盡量減小各種阻力的影響 2 驗證機械能守恒時 可以 物體質(zhì)量 只要比較v和ghn是否相等即可驗證機械能是否守恒 不測出 探究點一實驗原理與實驗操作 第26講 要點探究 一 探究動能定理1 實驗原理探究功與物體動能變化的關(guān)系 可通過改變力對物體做的功 測出力對物體做不同功時物體的速度 為簡化實驗 可將物體的初速度設(shè)置為零 用如圖26 3所示的裝置進行實驗 通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加 再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度v 第26講 要點探究 2 實驗步驟 1 按圖26 3將實驗儀器安裝好 同時平衡摩擦力 2 先用一條橡皮筋做實驗 用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1 設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W1 將這一組數(shù)據(jù)記入表格 3 用兩條橡皮筋做實驗 實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同 這時橡皮筋對小車做的功為W2 測出小車獲得的速度v2 將數(shù)據(jù)記入表格 4 用3條 4條 橡皮筋做實驗 用同樣的方法測出功和速度 記入表格 5 用作圖法分析數(shù)據(jù) 得出結(jié)論 第26講 要點探究 第26講 要點探究 2 速度的測量 做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度等于相鄰兩點間的平均速度 計算打第n個點瞬時速度的方法是 測出第n個點的相鄰前后兩段相等時間T內(nèi)下落的距離xn和xn 1 由公式vn 算出 如圖26 4所示 第26講 要點探究 2 實驗操作 1 器材安裝 如圖26 5所示 將打點計時器固定在鐵架臺上 用導(dǎo)線將打點計時器與低壓交流電源相連 此時電源開關(guān)應(yīng)為斷開狀態(tài) 2 打紙帶 把紙帶的一端用夾子固定在重物上 另一端穿過打點計時器的限位孔 用手豎直提起紙帶 使重物?？吭诖螯c計時器下方附近 應(yīng)先接通電源 待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶 讓重物自由下落 第26講 要點探究 第26講 要點探究 例1用如圖26 6所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律 實驗所用的電源為學(xué)生電源 輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種 重錘從高處由靜止開始落下 重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點 對紙帶上的點的痕跡進行測量 即可驗證機械能守恒定律 1 下面列舉了該實驗的幾個操作步驟 A 按照圖示的裝置安裝器件 B 將打點計時器接到電源的直流輸出端上 C 用天平測量出重錘的質(zhì)量 第26講 要點探究 D 釋放懸掛紙帶的夾子 同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶 E 測量打出的紙帶上某些點之間的距離 F 根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能 指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E 將其選項對應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi) 并說明其原因 答 第26講 要點探究 2 利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值 如圖26 7所示 根據(jù)打出的紙帶 選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A B C D E 測出A點距起始點O的距離為x0 點A C間的距離為x1 點C E間的距離為x2 使用交流電的頻率為f 則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為 a 第26講 要點探究 3 在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn) 重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加 其原因主要是在重錘下落過程中存在著阻力的作用 可以通過該實驗裝置測定該阻力的大小 若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J的較準(zhǔn)確的值為g 還需要測量的物理量是 試用這些物理量和紙帶上的測量數(shù)據(jù)表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小為F 第26講 要點探究 第26講 要點探究 第26講 要點探究 D 第26講 要點探究 解析 本實驗不必測出橡皮筋做功的具體數(shù)值 只要測出以后每次實驗時橡皮筋做的功是第一次的多少倍即可 A錯 每次實驗時橡皮筋拉伸的長度必須保持一致 只有這樣才能只能保證以后每次實驗時橡皮筋做的功是第一次的整數(shù)倍 否則 功的數(shù)值難以測定 B錯 小車運動過程中會受到阻力 只有使木板傾斜到一定程度 才能減小誤差 C錯 實驗時 應(yīng)該先接通電源 讓打點計時器開始工作 然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 D對 探究點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析 第26講 要點探究 1 探究彈性勢能的表達式的實驗 1 數(shù)據(jù)處理 建立Ep x或Ep x2或Ep x3等直角坐標(biāo)系 比較分析得出彈性勢能與形變量的定量關(guān)系 2 誤差分析 本實驗誤差主要來源于 每次拉動輕繩不在同一直線上 致使長度變化的測量引起誤差 不可避免的摩擦力的存在 測力計本身所測得的力也存在著誤差 第26講 要點探究 2 探究動能定理的實驗 1 數(shù)據(jù)處理 小車速度的測量 探究橡皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系 要測量彈力做功結(jié)束時小車的速度 即小車做勻速運動的速度 應(yīng)選用紙帶上點跡均勻的部分 圖象分析 以橡皮筋對小車做的功W為縱坐標(biāo) 小車獲得的速度為橫坐標(biāo) 以第一次實驗時的功W為單位 作出W v圖象 分析這條圖線 可以得知橡皮筋對小車做的功W與小車獲得的速度v的定量關(guān)系 第26講 要點探究 2 減小實驗誤差應(yīng)注意的問題 在長木板上 小車 鐵釘 打點計時器的位置應(yīng)調(diào)整適當(dāng) 以保證打在紙帶上的點便于處理 求出小車運動的速度 平衡摩擦力時 可使木板略微傾斜 保證小車脫離橡皮筋后做勻速運動 3 若小車的質(zhì)量較小 當(dāng)用多條橡皮筋時 打出的點過少 應(yīng)改用質(zhì)量稍大的小車 或加砝碼 以保證打出的點便于處理 第26講 要點探究 第26講 要點探究 第26講 要點探究 2 誤差分析 本實驗的誤差主要來源于紙帶數(shù)據(jù)的處理 點間距離的測量和各種阻力 安裝打點計時器時 必須使兩個限位孔的中線嚴格豎直 以減小摩擦阻力 應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物 增大重力可使阻力的影響相對減小 增大密度可以減小體積 可使空氣阻力減小 本實驗的另一個誤差來源于長度的測量 屬偶然誤差 減小誤差的辦法是測下落距離時都從O點測量 一次將各點對應(yīng)的下落高度測量完 或者多次測量取平均值 第26講 要點探究 重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功 所以系統(tǒng)誤差總是使動能的增加量略小于重力勢能的減少量 4 打點計時器問題探究動能定理和驗證機械能守恒定律實驗中均使用打點計時器 使用打點計時器時應(yīng)注意 1 應(yīng)先接通電源 待計時器打點穩(wěn)定后再松開紙帶 2 交流電頻率的變化會引起打點時間間隔變化而產(chǎn)生誤差 當(dāng)交流電頻率的升高時 實