高中物理必修2教案

新人教高中物理必修2精品教案[整套]第五章机械能及其守恒定律第一节追寻守恒量〖精讲细讲〗〖知识点精讲〗知识点1：势能和动能（1）势能：相互作用的物体凭借其位置具有的能量叫做势能。说明：①两物体之间有相互作用力，物体才会有势能。②势能是与两物体的相对位置有关的能量，又叫位能。（2）动能：物体由于运动而具有的能量叫做动能。说明：动能是与运动速度有关的能量，静止的物体的动能为零，相同质量的物体速度越大动能越大。知识点2：动能和势能的转化与守恒如图为伽利略的理想斜面示意图，伽利略发现：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球最后总会在斜面上的某点停下来。该点距斜面底端的高度与它的出发点的高度相同。这个过程中势能先转化为动能，动能又转化为势能，动能和势能的总量保持不变；因此小球还能上升到与出发点等高处。例题1：请指出苹果落下过程和物体斜向上抛运动过程中能量变化情况。〖思路分析〗苹果从高处向低处运动时，高度减小，势能减少，同时速度增大，动能增大；对斜向上抛物体，斜向上运动阶段，高度增加，速度减小，动能转化为势能；斜向下运动阶段，高度减小，速度增大，势能又转化为动能。〖答案〗下落的苹果：苹果的势能转化为动能；斜向上抛出的物体：斜向上运动过程，动能转化为势能；斜向下运动过程，势能转化为动能。〖总结〗本题主要考查动能和势能、可以相互转化，体现转化过程中的守恒思想。〖变式训练1〗如图是上海“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。忽略斜坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？hhAB〖例题2〗如图所示，地面上竖直放一根弹簧，其下端与地面固定在连接，一物体从弹簧正上方、距弹簧一定高度处自由下落，则：A、物体刚接触弹簧时，物体的动能最大。B、下降过程中动能先增大后减小。C、下降过程中重力势能逐渐减小。D、下降到最低点的过程中，能量不守恒，因为动能和重力势能都减小。〖思路分析〗根据物体的受力情况可知：a、刚开始接触弹簧时，加速度向下，物体做加速运动，速度增大，动能增大。b、当kx=mg时有最大速度，此时动能最大。c、当kxmg时，加速度向上，物体做减速运动，运动到最低点，速度为零，动能为零。d、整个过程中，高度一直减小，重力势能一直减小，动能先增加到最大后减少到零，但都转化为弹性势能，总能量守恒。〖答案〗BC〖总结〗能量以不同的形式存在，在相互转化中，总能量是守恒的，若在分析问题时，发现能量不守恒，那么一定是漏掉了其他形式的能量。〖变式训练2〗一物体沿某一斜面匀速下滑，在下滑过程中，动能不变，势能减小，你认为这种认识正确吗？h〖答案〗物体下滑时，受到摩擦力，产生热量。机械能转化为内能，总能量守恒，因而这种认识不正确。〖活学活练〗〖基础达标〗1、势能的定义：的物体凭借其而具有的能量。2、在雅典奥运会上，我国举重运动员取得了骄人的战绩。在运动员举起杠铃过程中，是能转化为杠铃的能。3、在初中我们学过，当力的方向与物体运动的方向一致时，力对物体做的功可以用公式来计算。4、我们利用滑轮、杠杆等工具时可以省力，但并不省。5、举高的物体可以对外做功，这是因为举高的物体具有。在物体下落过程中，这种形式的能量转化为物体的，从而可以对工件进行煅压等工作任务。6、物体由于而具有的能量叫动能。7、在伽利略的斜面实验中，伽利略认为那种守恒的东西叫。这实际上就是我们学习过的能。8、物体由高处向低处运动过程中，它的在不断减小，而它的在不断增加，这里体现了一种动能和势能之间的。9、伊拉克战争的爆发，加之中东的紧张局势，使得国际石油价格一路攀高。在内燃机工作时，能量的转化是怎样的？10、太阳能就是太阳的辐射能，尽管太阳能的密度很低，但它却具有数量巨大，无污染和可再生等特点，你认为目前开发利用太阳能的主要方式有哪几种？11、生物质能就是生物体及其转化物质所产生的能量，可以作为能源的生物质主要有残余物（秸杆、粪便、垃圾等）、有能源价值的植物及水生生物，你能知道的利用生物质能的主要方式有几种（举出二、三种）〖基础达标答案〗1、相互作用位置2、人体的化学势3、W=Fl4、功5、势能动能6、运动7、能量机械8、势能动能互化9、化学能转化为机械能10、将太阳能转化为热能或电能11、（1）直接燃料（2）合成液体燃料如酒精（3）生产生物气体如沼气第2节功[知识精讲]知识点1.功的概念(1)定义：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就在这段位移上对这个物体做了功。(2)做功的两个不可缺少的因素是：作用在物体上的力和物体在力的方向上发生的位移。[例1]下列有关功的一些说法中，正确的是:A．力越大，其对物体做功就越多B．位移越大，力对物体做功越多C．物体受到力作用，力对物体做功D．摩擦力可以对物体不做功[思路分析]力做功与力、位移及二者夹角有关。不一定力大，功就大；也不一定位移大，功就大。故A、B错。当力和位移方向垂直，即在力方向无位移，力对物体不做功。故C错。摩擦力与位移方向垂直时，力对物体不做功，故D对。[答案]D[总结]本题关键正确理解功的概念和做功的两个不可缺少的因素。并且要注意，当力和位移方向垂直时即在力的方向上无位移，力对物体不做功。[变式训练1]用一水平力F，作用在质量为m的物体上，使物体由静止沿光滑水平面移动位移s，做功为W1；若作用在质量为2m的物体上，使物体由静止沿光滑水平面移动位移s，做功W2；若作用在质量为2m物体上，使物体由静止沿粗糙水平面移动位移s，做功W3，则W1、W2、W3三者关系正确为：A．W1W2W3B．W1W2W3C．W1=W2W3D．W1=W2=W3[答案]D知识点2．功的公式的应用:W=FScosθ注意：（1）公式中F是物体受到的力且为恒力。F为分力时Ｗ就是分力F做的功；F为合力时，Ｗ为合力F做的功。（2）公式中的位移S是指力的作用点的位移，若物体可看为质点时，则位移就是指物体的位移。（3）某力对物体所做的功，等于该力的大小、位移大小、该力与位移夹角的余弦这三者的乘积。跟物体是否还受其它力无关，跟物体运动状态无关。（4）功Ｗ国际单位是焦耳（J）；F、S单位分别是N、m。（5）计算功时一定要明确是哪个力对物体做功。（6）功是标量无方向，但功有正负之分。当0≤θπ/2时，Ｗ0,力对物体做正功当π/2θ≤π时，Ｗ0，力对物体做负功，或称物体克服这个力做了功当θ=π/2时，Ｗ=0，力对物体不做功。［例２］如图所示，拉力F使质量为m的物体匀速地沿着长为L、倾角为α的斜面的一端向上滑到另一端，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，分别求作用在物体上各力对物体做的功。［思路分析］选物体为研究对象，其受力为拉力F、重力mg、弹力F1、摩擦力F2。［解答］(1)拉力F对物体所做的功为WF＝FL由于物体做匀速运动，故：F＝mgsinα＋F2＝mgsinα＋μmgcosα所以WＦ＝mgL（sinα＋μcosα）即拉力Ｆ对物体做正功。此拉力F一般称为动力或牵引力。(2)重力mg对物体所做的功为：WＧ＝mgLcos（90º+α）＝-mgＬsinα即重力对物体做负功，亦即物体克服重力做的功为mgＬsinα。(3)摩擦力对物体所做的功为W２＝F2Lcos180º＝-F2L＝－μmgcosα即摩擦力对物体做负功。也可以说是物体克服摩擦力做的功为μmgcosα。(4)力F１对物体所做的功为W１＝F1Lcos90º＝0即弹力不做功FαmFαGF1F2［方法总结］读题时必须分清是哪个力做的功，在解题时一定要注意题目中是求哪个力做的功，正确找出力F、位移x和夹角α的关系。［变式训练2］如图所示，质量为m的木块相对静止在倾角为θ的斜面M上。在水平推力F的作用下，木块随斜面一起水平匀速向左移动了距离s，则支持力和摩擦力对木块做的功为:A、0，0B、mgscosθ，mgssinθC、mgscos２θ，－mgssin２θD、mgssinθcosθ，－mgssinθcosθ［答案］D［例３］关于两个物体间的作用力和反作用力的做功情况是：A、作用力做功，反作用力一定做功B、作用力做正功，反作用力一定做负功C、作用力和反作用力可能都做负功D、作用力和反作用力做的功一定大小相等切两者代数和为零［思路分析］作用力和反作用力一定等大反向，但两相互作用物体的位移却没有一个必然的关系，因而所有“必然”的判断都是错误的。例如图是甲、乙两条形磁铁，若使其同名磁极相对，当甲固定而释放乙时，则作用力（磁力）对乙做功而对甲不做功。故Ａ、B、D均错；当把甲、乙两者都移近时，磁场对它们都做负功，Ｃ是正确的。若使甲、乙质量相等且放在光滑水平面上由静止释放后经一段时间，甲乙位移大小相等，甲对乙作用力和乙对甲反作用力都做正功且功相等。Fs［答案］Ｃ［总结］一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；可以一个力做功，另一个力不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；也可以两个力均做正功或均做负功。[变式训练3]关于摩擦力做功的下列说法中，不正确的是：A、动摩力阻碍物体的相对运动，所以一定做负功B、摩擦力起着阻碍物体有相对运动趋势的作用，所以静摩擦力一定不做功C、静摩擦力和滑动摩擦力不一定都做功D、相互作用的两物体间的一对摩擦力做功的总和恒等于零[答案]C[例4]以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力大小恒为f，则从抛出至回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为：A、零B、-fhC、-2fhD、-4fh[思路分析]物体在上升过程和下落过程空气阻力都阻碍物体运动，都做负功，所以全过程中空气阻力对物体做的功为：Wf＝W上＋W下＝－fh＋（－fh）＝－2fh［答案］C［总结］很多同学错选Ａ，原因是他们认为整个过程的位移为零，由Ｗ=FScosθ可得Ｗf=0。造成这一错误的原因是没有掌握Ｗ=FScosθ中的Ｆ必须为恒力。本题小球在上升过程和下降过程中，力的方向和位移的方向都发生改变。［变式训练４］物体以一定速度从斜面底端沿固定斜面向上运动，物体上升的最大高度为h，沿斜面运动的最大距离为Ｌ后又返回底端。设摩擦力的大小为f，物体重力为G，则物体从底端沿斜面上升到又回到底端过程中：甲乙A．重力对物体做的功为零B．重力对物体做的功为GhC．摩擦力对物体做功为零D．摩擦力对物体做功为-2fL[答案]AD知识点3．合力的功的计算当物体在几个力的作用下发生一段位移时，求这几个力对物体所做的总功通常有两种方式。方式（1）是先求几个力的合力（求合力是矢量运算），再求合力所做的功方式（2）是先求各外力所做的功，再求外力所做的功的总和（求功的总和是代数运算）。[例5]如图所示，一个质量为m的木块，放在倾角为α的斜面体上，当斜面与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离l的过程中，作用在木块上的各个力分别做功多少？合力做的功是多少？[思路分析]木块发生水平位移的过程中，作用在木块上共有三个力，重力mg、支持力F1、静摩擦力F2，根据木块的平衡条件，由这三个力的大小、物体的位移及力与位移的夹角，即可由功的计算公式算出它们的功。[答案]沿斜面建立直角坐标系将重力正交分解，由于物体相对斜面静止而在水平面上做匀速运动，根据力的平衡条件可得斜面对木块的支持力F1为F1=mgcosα斜面对木块的摩擦力F2为F2=mgsinα支持力F1与位移l间的夹角为90º+α,则支持力做的功W1=F1·l·cos(90º+α)=-mglcosαsinα摩擦力F2与位移的夹角为α,则摩擦力F2做功lW2=F2·l·cosα=mglcosαsinα重力与位移夹角为90º,则重力做的功WG=mg·l·cos90º=0合力做的功等于各个力做功的代数和,即W=W1+W2+WG=-mglcosαsinα+mglcosαsinα+0=0[总结]斜面对物体的弹力有的做功、有的不做功，关键在于物体在这个弹力的方向上是否有位移。不能简单的说斜面的弹力对物体不做功。另外，求合力功时，可以先求合力F合，再利用W=F合lcosα求合力功[变式训练5]质量m=3kg的物体，受到与斜面平行向下的拉力F=10N的作用，沿动摩擦因数µ=3/3的