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人教版(2003)高中物理必修二第七章机械能守恒定律——追寻守恒量 功

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第七章机械能守恒定律追寻守恒量功人教版必修2 诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说:有一个事实,如果你愿意也可以说是一条定律,支配着至今所知的一切现象……这条定律就是能量守恒定律,它指出有某个量,我们把它称为能量,在自然界经历的多种多样的变化中它不变化,那是一个最抽象的概念……然而正是这个最抽象的概念,却是物理学中最重要、意义也最深远的概念之一。 请列举生活中能量转化的例子 伽利略理想实验等 高小球“记得”原来的高度 关于小球运动过程的描述1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下,并运动到另一个斜面的同一高度,经历了哪几个运动过程?2、这些过程各有什么特点? 1、小球经历了先加速后减速的过程2、在加速过程中,小球速度增大,位置高度减小;在减速运动过程中,小球速度在减小,但位置高度在增大 分析各个过程运动和力的关系1、下滑过程小球所受合力方向与运动方向一致,小球做加速运动,直到斜面底端,速度达到最大2、上滑过程小球所受合力方向与运动方向相反,小球做减速运动,直到速度为零 可见,如果斜面是光滑的,当小球滑上另一个斜面的相同高度时,速度为零,小球好像“记得”自己起始的高度,然后重复前面的运动。 结论伽利略斜面实验表明:小球在运动过程中,“有某一量是守恒的”,这个量叫能量。相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。物体由于运动而具有的能量叫做动能。 请用动能和势能的概念来描述伽利略的斜面实验 伽利略理想实验等 高A到B动能增加,势能减少B到C势能增加,动能减少ABC 例题2:在光滑地面上,一弹簧一端固定竖直墙上,另一端连着一个小球,用力压缩弹簧,释放后,试分析能量转化关系。分析:弹簧被压缩,贮存了能量(弹性势能),然后又逐渐转化为小球的动能,当弹簧恢复到原长时,势能为零,球的动能最大,在弹簧伸长过程中,球的动能减少,弹簧的势能又增加,球在往复运动过程中,球的动能与弹簧的势能相互转化,总的能量不变。 请注意:能量总是守恒的,但动能与势能的和不一定守恒,在存在摩擦力的情况下,机械能(动能与势力的和)不守恒,例如木箱沿斜面匀速下滑过程中,存在摩擦生热现象,总能量是守恒的,但机械能不守恒。 能量的转换和什么有关呢能量的转换和做功有关,能量转换的过程就是做功的过程,做了多少功,就有多少能量发生了转化。功是能量转换的量度 手托着书静止人推车未动这两个因素是严格的,缺一不可!2、做功的两个必要因素:(1)作用在物体上的力。(2)物体在力的方向上通过的位移。一、怎样才算做了功 在科学上,如果物体受到力的作用,并且在这个力的方向上通过一段距离,我们就说这个力对物体做了功。二、功的概念1、功的定义FSF 功等于力和物体在力的方向上通过的位移的乘积。①F方向与S的方向在一条直线上功=力×位移W=F·S2、功的计算SFF (焦、J)1焦耳=1牛顿·米功的单位:焦耳②F方向与S的方向不在一条直线上功=力在位移方向的分力×位移公式:W=F·S·cosαFF1F2αSFF1F2α注:公式中F为恒力 3、辨认力的方向与位移方向的夹角αFS甲答案:ααFS乙答案:π-ααFS丙答案:ααFS丁答案:π-α 三、正功和负功(一)对功的公式:W=FSCOSα的讨论(1)当α=0时,COSα=1,W=FS和我们在初中学过的功的公式相同。(2)当α=π/2时,COSα=0,W=0,这时我们就说力对物体没做功。举例。(3)当α<π/2时,COSα>0,W>0,这时我们就说力对物体做正功。举例。(4)当π/2<α≤π时,COSα<0,W<0这时我们就说力对物体做负功。举例。讨论1、 ①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志③一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功。例如:一个力对物体做了-6J的功,可以说成物体克服这个力做了6J的功。2、理解与分析 三、几个力做功的计算例:如图,一个物体在拉力F的作用下,水平向右移动位移为s,求各个力对物体做的功是多少;各个力对物体所做功的代数和如何;物体所受的合力是多少;合力所做的功是多少。αFFNfGsαFFNfG 解:重力和支持力不做功∵它们和位移的夹角为900F所做的功为:W1=Fscosα,滑动摩擦力f所做的功为:W2=fscos1800=-fs各个力对物体所做功的代数和为:W=W1+W2=(Fcosα-f)s根据正交分解法求得物体所受的合力F=Fcosα-f,合力方向向右,与位移同向;合力所做的功为:W=Fscos00=(Fcosα-f)s 求解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可以用以下两种方法来求解。(1)分别求出每个力所做的功,然后求出所有功的代数和。即:W总=W1+W2+……+Wn(2)先求出物体所受的合力,然后再求出合力的功,即:W总=F合Scosα 拓展变力做功对于变力做功不能依定义式直接求解,但可依物理规律通过技巧的转化间接求解。1、可用(微元法)无限分小法来求,过程无限分小后,可认为每小段是恒力做功。2、平均力法:若变力大小随位移是线性变化,且方向不变时,可将变力的平均值求出后用公式计算:如弹簧的弹力做功就可以用此法计算。 3、利用F-S图像,F-S图线与坐标轴所包围的面积即是力F做功的数值。4、已知变力做功的平均功率P,则功W=Pt。5、用动能定理进行求解:由动能定理W=ΔEK可知,将变力的功转换为物体动能的变化量,可将问题轻易解决。6、用功能关系进行求解。 1、在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块,在相同的拉力作用下,通过相同的位移,拉力对木块做的功()A.在光滑的水平面上较多B.在粗糙的水平面上较多C.一样多D.由小车运动所需的时间决定C课堂练习 2、质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速滑下,在通过位移L的过程中()A.重力对物体做功mgLB.重力对物体做功mgLsinC.支持力对物体做功mgLcosD.摩擦力对物体做正功,数值为mgLsinB 3、放在粗糙水平地面上的物体,在10N的水平拉力作用下,以6m/s的速度匀速移动4s,则拉力共做了功,摩擦阻力对物体做了的功.-240J240J 4、重20N的铁球在离地面40m的高处由静止开始下落,若空气阻力是球重的0.2倍,那么在铁球从开始下落到着地的过程中,重力对小球做的功,空气阻力对小球做的功为,小球克服空气阻力做的功为.800J-160J160J

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所属: 高中 - 物理
发布时间:2022-01-14 09:04:32 页数:31
价格:¥1 大小:1.31 MB
文章作者:186****3079

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