高中物理第七章机械能守恒定律1追寻守恒量——能量2功课件新人教版必修.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,*,*,1,追寻守恒量,能量,2,功,1,初步领会能量转化、变中有恒的思想，了解势能、动能的概念,2,领会寻找守恒量是科学研究的重要思想方法，会分析生活中有关机械能转化的问题,3,初步认识功和能量变化的关系，理解功的概念，知道做功的两个要素，明确功是标量,4,知道,W,F,l,cos,的适用范围，会用功的公式进行计算，会计算多个力的总功,5,理解正功、负功的概念，初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法,教学目标,【,重点,】,(1),理解动能、势能的含义,(2),使学生在理解力对物体做功的两个要素基础上掌握功的概念和功的计算公式,【,难点,】,(1),在动能和势能转化的过程中体会能量守恒,(2),引导学生深刻理解正、负功的物理意义，及会判定各个力做功的正负和各个力所做的总功的求解,重点难点,学生是知识的主动建构者，学生对所研究问题的热情程度及在探究过程中所表现出来的精神状态和情绪，直接影响教学的效果本节利用学生生活中常见的秋千、海盗船，由静止下落的乒乓球等引入新课，用伽利略理想斜面实验，引发学生的思维能力，使学生产生求知的兴趣与热情通过感悟斜面实验的科学现象，重走追寻守恒量的科学之路，完成教学目标的情感态度这一难度要求继而通过滚摆、单摆的视频资源调动探求动能与势能转化的关系，体会能量的守恒思想,本节课应当充分利用学生对于功的感性经验，调动学生的积极性，启发学生积极参与小组讨论，培养学生的表达能力在判断做功条件时，位移应当强调是对地位移，学生对正功、负功以及阻力做功特点的理解需要进一步强化,.,教学建议,【,导入一,】,如图所示，一个用细线悬挂的小球从,A,点开始摆动记住它向右能够达到的最大高度然后用一把直尺在,P,点挡住摆线，看一看这种情况下小球所能达到的高度,新课导入,这个实验现象说明了什么？它是否说明在小球摆动的过程中某种,“,东西,”,是不变的？这种,“,东西,”,会是什么？,通过本节课的学习，同学们就能理解这一实验现象了,新课导入,【,导入二,】,在,20,世纪的最后几分钟里，一项新的多米诺骨牌吉尼斯世界纪录，在北京颐和园体育健康城综合馆和网球馆诞生了中国、日本和韩国的,62,名青年学生成功地推倒了,340,多万张骨牌，一举打破了此前由荷兰人保持的,297,万张的世界纪录从电视画面可看出，骨牌瞬间依次倒下的场面蔚为壮观，其间显示的图案丰富多彩，令人惊叹其中蕴含着一定的科学道理，这就是,“,多米诺骨牌效应,”,该效应产生的能量是十分巨大的这种效应的物理道理是：骨牌竖着时，重心较高，倒下时重心下降，倒下过程中，将其重力势能转化为,动能，它倒在第二张牌上，这个动能的一部分就转移到第二张牌上，第二张牌,新课导入,将第一张牌转移来的动能和自己倒下过程中由本身具有的重力势能转化来的动能之和，再传到第三张牌上,所以每张牌倒下的时候，虽然有部分能量损失，但具有的动能都比前一块牌大，因此它们的速度一个比一个快，也就是说，它们依次推倒的能量一个比一个大你可以设想一下，如果牌的个数足够多，那么最后一个牌的速度将是怎样的大！场面又是何等的壮观！,故事中应用到了动能、势能及其转化今天，我们就来学习追寻守恒量这节课，学习问题中展示的能量问题，探索其中的奥秘,.,新课导入,1,伽利略在斜面实验中发现一个具有启发性的事实：无论斜面陡或缓，小球的速度总会在斜面上的某点变为,0,，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度,_,在物理学中，我们把这一事实说成是,“,某个量是,_,的,”,，并且把这个量叫作能量或能,2,势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量,3,动能：物体由于,_,而具有的能量,注意：在伽利略的理想斜面实验中，小球的动能和势能相互转化，但二者的总量是保持不变的,能量,知识必备,知识点一,相同,守恒,运动,1,定义：如果一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了,_,，那么这个力就对物体做了功,2,做功的因素：,_,和物体在,_,上发生的位移,3,功的计算,(1),若力的方向与位移的方向一致，则,W,_,(2),若力的方向与位移的方向所成的夹角为,，则,W,_,4,功的单位：在国际单位制中，功的单位是,_,，简称,_,，符号是,J.,功,知识必备,知识点二,一段位移,力,力的方向,Fl,Flcos,焦耳,焦,正功和负功,知识必备,知识点三,不做功,正,负,克服,2,合力的功,功是标量，当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的,_,，也等于这几个力的,_,对这个物体所做的功,知识必备,代数和,合力,想一想,荡秋千是一种常见的娱乐活动如果空气阻力和秋千各部分的摩擦力可以忽略，那么，秋千就会不停地摆动下去，这说明秋千在运动过程当中有一个保持不变的,“,东西,”,你认为这个,“,东西,”,是什么？,要点总结,能量的转化与守恒问题解题方法如下：,1,分析对应的转化过程是哪些；,2,看清有几种形式的能量参与转化；,3,用,_,原理判断一种能量变化时，另一种能量怎样变化,学习互动,能量转化与守恒思想的理解和应用,考点一,能量总量不变,学习互动,例,1,图,7,1,1,是上海,“,明珠线,”,某车站的设计方案由于站台建得稍高，电车进站时要上坡，出站时要下坡忽略斜坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？,答案,这样设计的主要优点在于节约电能,解析,电车进站前虽关闭了电动机，但仍具有动能，可使电车爬上斜坡，将动能转化为势能储存起来出站时，电车可利用斜坡再将势能转化成动能可见，这种设计方案可以节约电能,图,7,1,1,想一想,“,正功和负功方向相反,”,及,“,正功大于负功,”,这两种说法对吗？,要点总结,1,功是标量，其正负不代表方向，而是表示能量转化的方式,2,判断功的正负的方法,(1),看力,F,与位移,l,的夹角,：,90,时，力做,_,(2),看力,F,与速度,v,的夹角,：,90,时，力做,_,(3),看速率是增大还是减小：,若在力的作用下速率增大，此力做正功；反之则做负功,学习互动,对功的正负的理解和判定,考点二,负功,负功,学习互动,例,2,(,多选,),如图,7,1,2,所示，木块,A,、,B,叠放在光滑水平面上，,A,、,B,接触面不光滑，用水平力,F,拉,B,，使,A,、,B,一起沿光滑水平面加速运动，设,A,、,B,间的摩擦力为,f,，则以下说法正确的是,(,),A,F,对,B,做正功，对,A,不做功,B,f,对,B,做负功，对,A,做正功,C,f,对,A,不做功，对,B,做负功,D,f,对,A,和,B,组成的系统做功为,0,答案,ABD,图,7,1,2,学习互动,解析,A,、,B,一起沿光滑水平面加速运动，它们的位移相等，,F,作用在,B,上，没有作用在,A,上，,B,在力,F,的方向上发生了位移，由,W,Fl,可知,F,对,B,做正功，对,A,不做功，故选项,A,正确；,B,对,A,的摩擦力向右，,A,对,B,的摩擦力向左，而,A,、,B,位移均水平向右，由,W,Flcos,可知，,f,对,B,做负功，对,A,做正功，选项,B,正确，选项,C,错误；,f,对,A,做功为,W,A,fl,，,f,对,B,做功为,W,B,fl,，故,f,对,A,、,B,整体做功为,W,总,W,A,W,B,0,，选项,D,正确,点评,本题考查功的正负的判断，要掌握其基本方法，同时要特别注意此处所谈到的物体的位移是对地位移,学习互动,变式,如图,7,1,3,所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了,100 m,，那么下列说法正确的是,(,),A,轮胎受到的地面的摩擦力做了负功,B,轮胎受到的重力做了正功,C,轮胎受到的拉力不做功,D,轮胎受到的地面的支持力做了正功,答案,A,图,7,1,3,学习互动,解析,根据力做功的条件，轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直，这两个力均不做功，,B,、,D,项错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，,A,项正确；轮胎受到的拉力与位移夹角小于,90,，做正功，,C,项错误,想一想,物理学中的,“,做功,”,与日常生活中的,“,工作,”,含义相同吗？,要点总结,1,用公式,W,Flcos,求功的两种方法：一是功等于沿力,F,方向的,_,与力的乘积；二是功等于位移与沿位移方向的力的乘积,2,计算几个力的总功，通常有以下两种不同的处理方法：,(1),虽然力、位移都是矢量，但功是标量，所以几个力的总功等于各个力所做功的代数和若以,W,1,、,W,2,、,W,3,、,、,W,n,分别表示力,F,1,、,F,2,、,F,3,、,、,F,n,所做的功,(,含正功与负功,),，则这些力所做的总功为,W,总,_,(2),求出物体所受的合外力，这些力所做的总功为,W,总,_,学习互动,恒力做功的分析和计算,考点三,位移,W,1,W,2,W,3,W,n,F,合,lcos,学习互动,例,3,如图,7,1,4,所示，质量为,m,的物体静止在倾角为,的斜面上，物体与斜面始终相对静止，它们之间的动摩擦因数为,，现使斜面水平向左匀速移动距离,l.,试求：,(1),摩擦力对物体做的功；,(2),斜面的弹力对物体做的功；,(3),重力对物体做的功；,(4),斜面对物体做的功是多少？,各力对物体所做的总功是多少？,图,7,1,4,答案,(1),mglsin cos,(2)mglsin cos,(3)0,(4)0,0,学习互动,解析,物体受力情况如图所示，物体受到重力,mg,、摩擦力,f,和支持力,F,N,的作用由于物体相对斜面静止，物体相对地面水平向左匀速移动距离,l,，上述各力均是恒力，故可用,W,Flcos,计算各力的功,根据物体的平衡条件，可得,f,mgsin,，,F,N,mgcos.,(1)W,f,f lcos(180,),mglsin cos,；,(2)W,FN,F,N,lcos(90,),mglsin cos,；,(3)W,G,mglcos 90,0,；,(4),斜面对物体做的功为斜面对物体施的力做功的代数和，,W,斜,W,f,W,FN,0.,各个力对物体所做的总功等于各个力做功的代数和，即,W,总,W,f,W,FN,W,G,0.,学习互动,例,4,一个物体置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力,F,1,、,F,2,作用，如图,7,1,5,所示经一段位移，,F,1,做功为,6 J,，克服,F,2,做功为,8 J,，则,F,1,、,F,2,的合力做功为,(,),A,14 J,B,10 J,C,2 J,D,2 J,图,7,1,5,答案,C,解析,功是标量，所以,F,1,、,F,2,的合力做功应等于两个力做功的代数和，即,6 J,8 J,2 J,，选项,C,正确,点评,上面例题考查恒力做功和总功的计算，要注意统一成国际单位，并严格按照公式进行计算,备用习题,1,让小球由静止沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个对接斜面，没有摩擦时，,h,A,_h,B,，如图所示小球运动中,_,的量叫能量,答案,守恒,备用习题,2,(,多选,),质量为,m,的物体放在粗糙的水平面上，受到水平力,F,的作用，下列叙述中正确的是,(,),A,如果物体做匀加速直线运动，则力,F,一定做正功,B,如果物体做匀加速直线运动，则力,F,可能做负功,C,如果物体做匀减速直线运动，则力,F,可能做正功,D,如果物体做匀减速直线运动，则力,F,可能做负功,答案,ACD,解析,物体在粗糙的水平面上运动一定要受到摩擦力，当物体在力,F,作用下做匀加速直线运动时，力,F,与位移的夹角为,0,，力,F,对物体一定做正功；当物体在力,F,作用下做匀减速直线运动时，力,F,与位移的夹角可以为,0,也可以为,180,，故力,F,对物体可以做正功，也可以做负功,备用习题,3,如图所示，利用斜面从货车上卸货，每包货物的质量,m,20 kg,，斜面倾角,37,，斜面的长度,l,0.5 m,，货物与斜面间的动摩擦因数,0.2,，求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功以及合外力做的功,(,取,g,10 m/s,2,),答案,重力做的功为,60 J,支持力不做功摩擦力做的功为,16 J,合外力做的功为,44 J,解析,斜面上的货物受到重力,G,、斜面支持力,F,N,和摩擦力,f,共三个力的作用货物位移的方向沿斜面向下，可以用正交分解法，将货物所受的重力分解到与斜面平行的方向和与斜面垂直的方向可以看出，三个力中重力,备用习题,和摩擦力对货物做功，而斜面支持力对货物没有做功其中重力,G,对货物做的功,W,1,mglsin 37,20,10,0.5,0.6 J,60 J,支持力,F,N,对货物没有做功，,W,2,0,摩擦力,f,对货物做负功,W,3,mgcos 37,lcos 180,0.2,20,10,0.8,0.5 J,16 J,所以，外力做的总功为,W,W,1,W,2,W,3,(60,0,16)J,44 J.,若先计算合外力再求功，则合外力做的功,W,F,合,l,(mgsin 37,mgcos 37,)l,(20,10,0.6,0.2,20,10,0.8),0.5 J,44 J.,自我检测,1,(,能量转化与守恒思想的理解和应用,),如果某一物体在某一过程中动能和势能总量是守恒的，则对这句话的理解正确的是,(,),A,就是指势能和动能都不变化,B,当动能增加时，势能一定减少,C,当动能增加时，势能有可能增加,D,这样的过程是不存在的,答案,B,解析,动能和势能总量守恒是指在一个过程中，动能、势能可能发生变化，但其总量不变，因此,A,错误；在总量不变的前提下，动能增加了，必定是势能减少了，此时是势能转化为动能，而不可能两者都增加或两者都减少，所以,B,正确，,C,错误；在一定的条件下，动能和势能总量是有可能守恒的，所以,D,错误,自我检测,2,(,对功的正负的理解和判定,),一个人乘电梯从,1,楼到,18,楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是,(,),A,始终做正功,B,加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功,C,加速时做正功，匀速和减速时做负功,D,加速和匀速时做正功，减速时做负功,答案,A,解析,人坐电梯向上加速运动时受到的支持力向上且大于重力，做正功；匀速运动时，支持力竖直向上且等于重力，做正功；减速运动时，支持力竖直向上且小于重力，做正功，故选项,A,正确,自我检测,3,(,恒力做功的分析和计算,)(,多选,),如图,7,1,6,所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为,m,，在与水平面成,角的恒定拉力,F,作用下，沿水平地面向右移动了一段距离,l.,已知雪橇与地面间的动摩擦因数为,，重力加速度为,g,，则雪橇受到的,(,),A,支持力做功为,mgl,B,重力做功为,0,C,拉力做功为,Flcos,D,滑动摩擦力做功为,mgl,答案,BC,解析,根据功的概念可知，重力和支持力的方向为竖直方向，而位移的方向为水平方向，所以支持力和重力做功均为零，选项,A,错误，选项,B,正确；拉力做功为,W,Flcos,，选项,C,正确；雪橇受地面的摩擦力为,(mg,Fsin),，所以滑动摩擦力做功为,(mg,Fsin)l,，选项,D,错误,图,7,1,6,