7.6功能关系与能量守恒定律的教案

海安县南莫中学高一年级物理备课组17.6功能关系与能量守恒定律【教学目标】1．知道能量的定义，理解不同能量之间的转化，理解功是能量转化的量度．2．知道能量守恒定律是自然界最普遍规律之一，了解守恒思想的重要性．3．运用能量守恒定律分析生产、生活中能量转化的实际问题，体会能量守恒．4．用几种典型的功能关系，解决问题．【教学重难点】1．理解功是能量转化的量度，理清几种典型的功能关系．2．会应用能量守恒定律分析生产、生活中能量转化的实际问题，体会能量守恒．【课时安排】1课时【教学设计】课前预学1．能量守恒定律：阅读课本“能量守恒定律”，回答：⑴能量守恒定律的内容是什么?⑵引用教材上的话，说明导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?⑶举出生活中能量守恒的例子．⑷历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成?为什么?2．回顾前面所学内容，完成下面填空：⑴做功的过程就是的转化过程．做了多少功，就有多少转化．功是能量转化的量度．（“增量”是终态量减去始态量）⑵物体动能的增量由来量度：W总=；物体重力势能的增量由来量度：WG=；是弹性势能变化的量度，即：W弹＝；【预学疑难】课内互动【新课导入】前面我们认识了多种能量，学会了求做功的方法．通过课前预学，我们初步认识了做功和能量转化之间的几种关系．知道了能量守恒定律，下面来看几个问题．【新课教学】1．常见的几种功与能量的关系海安县南莫中学高一年级物理备课组2【讨论探究】学生活动：填空（检测学生预学情况）⑴合外力对物体所做的功等于物体动能的增量，W总＝ΔEk＝Ek2－Ek1，即动能定理．⑵重力做功等于重力势能的减少量．WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2⑶弹簧弹力做功等于弹性势能的减少量．W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2师生总结：能是状态量，功是过程量．不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的．学生活动：引导学生用上面的(1)(2)两个功能关系推导证明：除系统内的重力和弹簧的弹力外,其他力做的总功等于系统机械能的增量，表达式:W其他=ΔE．⑷除系统内的重力和弹簧的弹力外，其他力做的总功等于系统机械能的增量，表达式:W其他=ΔE．【核心解读】①除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少正功,物体的机械能就增加多少．②除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少负功,物体的机械能就减少多少．③除重力或弹簧的弹力以外的其他力不做功,物体的机械能守恒．【典例导学】例1．如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动．在移动过程中，下列说法正确的是(CD)A．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B．F对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．木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能D．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和要求：每个选项的判断都要有上面所学的理论支持．解析：设木箱克服重力做的功为WG，克服摩擦力做的功为Wf．由动能定理有：WF－Wf－WG＝ΔEk即：WF＝ΔEk＋WG＋Wf＝ΔEk＋ΔEp＋Wf故选项D正确．克服重力做的功WG＝ΔEp，故选项C正确．答案：CD思考：D答案还可以用什么方法解呢?引导学生用第④个功能关系解题．【核心解读】做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功就有多少形式的能转化为其他形式的能；一定要注意什么力做功和什么形式的能相互转化的对应关系．2．摩擦力做功中的功能关系例2．一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的水平外力F拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，如图所示．以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离，在此过程中()A．外力F做的功等于A和B动能的增量海安县南莫中学高一年级物理备课组3ABvB．B对A的摩擦力所做的功等于A动能的增量C．A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功D．外力F对B所做的功等于B动能的增量与B克服摩擦力做的功之和提示:研究对象及过程的明确是关键；受力分析，运动分析依然是重点．解析：从功能关系的角度来说，A、B组成的系统中还有内能产生，故WF＝ΔEkA＋ΔEkB＋ΔQ．从动能定理的角度来说，A、B动能的增量应为所有力做功的总和，包括一对滑动摩擦力，而这对滑动摩擦力做的功之和并不为0，故A错误．由动能定理可知，B正确．两物体在摩擦力作用下的位移不相等，故C错误．正解：对于A，WBA＝ΔEkA，故B正确．设B克服摩擦力做的功为Wf，由动能定理得：WF－Wf＝ΔEkB即：WF＝ΔEkB＋Wf．故D正确．【核心解读】一对滑动摩擦力对系统做总功是系统机械能转化为内能的量度，即：f·S相＝Q．3．用能量转化和守恒解题教师引导：在课前预学中我们已初步知道了能量守恒定律的相关内容，我们一起看前面的问题．学生活动：对能量守恒定律的理解：某种形式的能量减少，一定存在另一种形式的能量增加，且减少量和增加量相等；某个物体的能量减少，一定存在另外物体的能量增加，且减少量和增加量相等．【典例导学】例3．如图所示，水平传送带以速度v匀速运动，一质量为m的小木块由静止轻放到传送带上．若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，当小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为()A．mv2B．2mv2C．14mv2D．12mv2提示：进行详实的动力学分析，但从功能关系的角度解题．解析：由能量守恒定律可知，传动轮对皮带做的功等于木块动能的增加和转化的内能．由于皮带保持匀速运动，故木块加速过程中传动轮对它的牵引力大小F＝μmg所以有：WF＝ΔEk＋ΔQ即μmg·v2μg＝12mv2＋ΔQ所以ΔQ＝12mv2．答案：D【核心解读】用能量转化和守恒解题时一定要注意做功的结果导致了哪些能量增加，哪些能量减少，减少量等于增加量．【课堂小结】应用能量转化和守恒定律解题的基本步骤是：先确定研究对象及过程，并做好受力分析，再分析有哪些力做功，哪些力不做功，做功的结果导致了哪些能量增加，哪些能量减少，减少的能量一定等于增加的能量，据此列出等式增减EE．海安县南莫中学高一年级物理备课组4【板书设计】1．常见的几种功与能量的关系⑴W总＝ΔEk＝Ek2－Ek1⑵WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2⑶W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2⑷W其他=ΔE2．摩擦力做功中的功能关系⑸f·S相＝Q3．用能量转化和守恒解题解题时一定要注意做功的结果导致了哪些能量增加，哪些能量减少，减少量等于增加量4．课堂小结由做功与能的转化关系人手，认识增减EE【随堂训练】1．上端固定的一细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是()A．摆球机械能守恒B．总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能C．能量正在消失D．只有动能和重力势能的相互转化2．某人用手将m=1kg的物体由静止向上提升1m，物体获得速度为2m/s，则（）A．物体的重力势能增加12JB．人对物体做功为12JC．物体的机械能增加10JD．合外力对物体做功为12J海安县南莫中学高一年级物理备课组5第6题①②500050302500x/mEk/J课后提升1．自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，发电机向蓄电池充电，将一些机械能转化成电能储存起来．现使车以5000J的初动能在水平路面上自由滑行，第一次关闭自动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线②所示．假设两次滑行的空气阻力及地面阻力都保持恒定且相等，则第二次向蓄电池所充的电能是()A．2000JB．2500JC．3000JD．5000J2．在将物体举高的过程中，下列说法哪些正确（）A．举力所做的功等于物体机械能的增加B．克服重力做的功等于机械能的增加C．举力和重力做功的代数和等于物体动能的增加D．物体所受合力做的功等于物体机械能的增加3．质量为m的物体，从静止开始，以g/2的加速度竖直下落高度h的过程中（）A．物体的机械能守恒B．物体的机械能减少mgh/2C．物体的重力势能减少mghD．物体克服阻力做功mgh/24．如图，一质量均匀的不可伸长的绳索重为G，A、B两端固定在天花板上，今在最低点C施加一竖直向下的力将绳拉至D，在此过程中绳索AB的重心位置将（）A．逐渐升高B．逐渐降低C．先降低后升高D．始终不变5．如图所示，木块A放在木板B上的左端，用恒力F将A拉至B的右端。第一次将B固定在地面上，F做功为Wl，产生的热量为Ql；第二次让B可以在光滑的地面上自由滑动，F做功为W2，产生的热量为Q2，则（）6．一个人站在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速运动，如图所示，则()A．人只受到重力和踏板的支持力作用B．人对踏板的压力大小等于人所受到的重力大小C．踏板对人做的功等于人的机械能增加量D．人所受合力做的功等于人的机械能的增加7．设地球表面的重力加速度为9.8m/s2,某物以a=9.8m/s2匀减速下降，则运动过程中它的机械能（）A．增加B．减小C．不变D．无法确定8．以24m/s的速度从地面竖直抛出一物体，上升的最大高度为24m，设物体运动过程中空气阻力大小不变，上升过程中物体动能和势能相等时所在的高度为h1．下降过程中，物体动能和势能相等时所在的高度为h2，则()A．h1、h2都小于12mB．h1、h2都大于12mC．h1大于12m，h2小于12mD．h1小于12m，h2大于12m第5题第4题海安县南莫中学高一年级物理备课组69．一个质量kgm2.0的小球系于轻质弹簧的一端，且套在竖立的圆环上，弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径mR5.0，弹簧的原长ml5.00，劲度系数mNk/8.4．若小球从图示位置B点由静止开始滑动到最低点C时，弹簧的弹性势能6.0J，求：⑴小球到C点时的速度大小?⑵小球在C点对环的作用力?10．传送带和水平面的夹角为30，其上A、B两点间的距离是5m，传送带在电动机的带动下以smv/1的速度匀速运动，现将一质量为kgm10的小物体（可视为质点）轻放在传送带的A点，已知小物体和传送带间的动摩擦因素23，则在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，求：⑴传送带对小物体做了多少功?⑵为传送小物体，电动机需额外做多少功?教学反思AOCRB60º第9题图AB30º第10题图海安县南莫中学高一年级物理备课组7参考答案7.8功能关系与能量守恒定律课前预学1．答案见课本2．⑴能量，能量⑵合外力做功W总=ΔEk＝Ek2－Ek1；重力做功WG=－ΔEp＝Ep1－Ep2；弹簧弹力做功W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2；课内互动【随堂训练】1．B2．B课后提升1．A2．AC3．BCD4．A5．A6．C7．B8．C9．3m/s3.2N10．255J270J