高三功能关系复习教案

1总课题机械能守恒定律课时课题功能关系课型复习课三维目标知识与技能1、知道功能关系2、理解摩擦力做功3、会应用功能关系解决实际问题过程与方法学会在具体的问题中判定功能关系以及应用．情感、态度与价值观通过功能关系的学习学生对功和能量的转化有了更深的认识。教学重点功能关系的相互转化问题教学难点应用功能关系解决实际问题学法指导构建模型法、合作探究、精讲精练、演算法教学准备教学设想教学过程师生互动补充内容或错题订正（第1课时）1.功能关系(1)能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有能量．(2)功能关系①功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化．②做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必通过做功来实现．(3)功与对应能量的变化关系功能量的变化合外力做正功动能增加续表重力做正功重力势能减少弹簧弹力做正功弹性势能减少电场力做正功电势能减少分子力做正功分子势能减少其他力(除重力、弹力)做正功机械能增加2.能量守恒定律(1)内容：能量既不会消灭，也不会创生．它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．(2)表达式：ΔE减＝ΔE增．1．已知货物的质量为m，在某段时间内起重机将货物以a的加速度加速升高2h，则在这段时间内，下列叙述正确的是(重力加速度为g)()．A．货物的动能一定增加mah－mghB．货物的机械能一定增加mahC．货物的重力势能一定增加mahD．货物的机械能一定增加mah＋mgh答案D2．一个盛水袋，某人从侧面缓慢推装液体的袋壁使它变形至如图4－4－1所示位置，则此过程中袋和液体的重心将()．A．逐渐升高B．逐渐降低C．先降低再升高D．始终不变解析人对液体做正功，液体的机械能增加，液体缓慢移动可以认为动能不变，故重力势能增加，重心升高，A正确．答案A3．(2011·广州模拟)下列说法正确的是()．A．随着科技的发展，第一类永动机是可以制成的B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生答案C4．如图4－4－2所示，美国空军X­37B无人航天飞机于2010年4月首飞，在X­37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中()．A．X­37B中燃料的化学能转化为X­37B的机械能B．X­37B的机械能要减少C．自然界中的总能量要变大D．如果X­37B在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能增加解析在X­37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中，必须启动助推器，对X­37B做正功，X­37B的机械能增大，A对，B错．根据能量守恒定律，C错．X­37B在确定轨道上绕地球做圆周运动，动能和重力势能都没有发生变化，所以机械能不变，D错．故本题正确选项为A.答案A5．如图4－4－3所示，一个小物体在足够长的斜面上以一定初速度释放，斜面各处粗糙程度相同，初速度方向沿斜面向上，则物体在斜面上运动的过程中，下列说法错误的是()．A．动能一定是先减小后增大B．机械能一直减小C．如果某段时间内摩擦力做功与物体动能的改变量相同，则此后物体动能将不断增大D．如果某段时间内摩擦力做功为W，再经过相同的时间，两段时间内摩擦力做功可能相等解析物体减速到零时有可能静止在斜面上，其动能一直减小，A错误；由于摩擦力做负功，物体的机械能一直减小，B正确；C中说明重力做功为零，物体能反向沿斜面向下加速运动，C正确；由于物体可能反向沿斜面向下加速运动，在相等的两段时间内路程可能相同，则摩擦力做的功相同，D正确．答案A（第2课时）考点一利用动能定理分析功和能量变化的问题(1)合外力(包括重力)做功等于物体动能的改变量．(2)与势能有关的力(重力、弹簧弹力、电场力)做功等于势能的改变量．【典例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()．3A．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解析木箱加速上滑的过程中，拉力F做正功，重力和摩擦力做负功．支持力不做功，由动能定理得：WF－WG－Wf＝12mv2－0.即WF＝WG＋Wf＋12mv2，A、B错误；又因克服重力做功WG等于物体增加的重力势能，所以WF＝ΔEp＋ΔEk＋Wf，故D错误，又由重力做功与重力势能变化的关系知C正确．答案C【变式1】如图4－4－5所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法错误的是()．A．力F所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的增量B．木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C．力F、重力、空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量D．力F和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量解析对木箱受力分析如图所示，则由动能定理：WF－mgh－Wf＝ΔEk故C对．由上式得：WF－Wf＝ΔEk＋mgh，故A错D对．由重力做功与重力势能变化关系知B对，选A项．答案A考点二摩擦生热问题摩擦力做功的特点类别比较静摩擦力滑动摩擦力不同点能量的转化方面在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体(静摩擦力起着传递机械能的作用)，而没有机械能转化为其他形式的能量(1)相互摩擦的物体通过滑动摩擦力做功将部分机械能从一个物体转移到另一个物体部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量一对摩擦力的总功方面一对静摩擦力所做功的代数总和等于零一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功，等于摩擦力与两个物体相对路程的乘积，即Wf＝－f·s相对，表示物体克服摩擦力做功，系统损失的机械能转化成内能相同点正功、负功、不做功方面两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功【典例2】木块A放在木块B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W1，生热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到B右端，这次F做功为W2，生热为Q2；则应有()．4A．W1W2，Q1＝Q2B．W1＝W2，Q1＝Q2C．W1W2，Q1Q2D．W1＝W2，Q1Q2解析拉力F做的功直接由公式W＝Fscosθ求得，其中s是物体对地的位移，所以W1W2，滑动摩擦力做功过程中产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，即ΔE＝Q＝fs相对，其中s相对表示物体之间的相对位移，在这里是B的长度，所以Q1＝Q2.答案A【变式2】电机带动水平传送带以速度v匀速转动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图4－4－7所示，当小木块与传送带相对静止时，求：(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程产生的摩擦热；(5)电机带动传送带匀速转动输出的总能量．解析木块刚放上，速度为零，必然受到传送带的滑动摩擦力作用，做匀加速直线运动，达到与传送带相同速度后不再相对滑动，整个过程中木块获得一定的动能，系统要产生摩擦热．对小木块，相对滑动时，由ma＝μmg得加速度a＝μg，由v＝at得，达到相对静止所用时间t＝vμg.(1)小木块的位移s1＝12at2＝v22μg.(2)传送带始终匀速运动，路程s2＝vt＝v2μg.(3)小木块获得的动能Ek＝12mv2.这一问也可用动能定理解：μmgs1＝Ek，故Ek＝12mv2.(4)产生的摩擦热Q＝μmg(s2－s1)＝12mv2.注意，这里凑巧Q＝Ek，但不是所有的问题都这样．(5)由能的转化与守恒得，电机输出的总能量转化为小木块的动能与摩擦热，所以E总＝Ek＋Q＝mv2.答案(1)v22μg(2)v2μg(3)12mv2(4)12mv2(5)mv2要点：利用Q＝fs相对进行热量Q的计算时，关键是对相对路程s相对的理解．例如：如果两物体同向运动，s相对为两物体对地位移大小之差；如果两物体反向运动，s相对为两物体对地位移大小之和；如果一个物体相对另一个物体往复运动，则s相对为两物体相对滑行路径的总长度.（第3课时）1．(2009·广东理科基础，8)游乐场中的一种滑梯如图4－4－9所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则()．A．下滑过程中支持力对小朋友做功B．下滑过程中小朋友的重力势能增加C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功解析下滑过程中支持力的方向总与速度方向垂直，所以支持力不做功，A错误；越5往下滑动重力势能越小，B错误；摩擦力的方向与速度方向相反，所以摩擦力做负功，机械能减少，D正确，C错误．答案D2．(2010·山东理综，22改编)如图4－4－10所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中()．A．物块的机械能逐渐增加B．软绳重力势能共减少了14mglC．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D．软绳重力势能的减少等于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和解析物块向下运动过程中，绳子拉力对物块做负功，物块的机械能减少，A项错误；软绳重心下降的高度为l2－l2sinθ＝14l，软绳的重力势能减少14mgl，B项正确；由能的转化和守恒知，物块和软绳重力势能的减少等于物块和软绳增加的动能和软绳克服摩擦力所做的功，C项错误；对于软绳，由能的转化和守恒知，绳子拉力对软绳所做的功和软绳重力势能的减少之和等于软绳动能的增加与克服摩擦力所做功之和，D项错误．答案B3．(2011·上海单科，15)如图4－4－11所示，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球．一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为()．A．mgLωB.32mgLωC.12mgLωD.36mgLω解析由能的转化及守恒可知：拉力的功率等于克服重力的功率．PG＝mgvy＝mgvcos60°＝12mgωL，故选C.答案C课后反思：6总课题机械能守恒定律课时课题实验：验证机械能守恒定律课型复习课三维目标知识与技能1.学会利用自由落体运动验证机械能守恒定律。2.进一步熟练掌握应用计时器打纸带研究物体运动的方法。教学重点1.验证机械能守恒定律的实验原理和步骤。2.验证机械能守恒定律实验的注意事项。教学难点验证机械能守恒定律实验的注意事项。学法指导构建模型法、合作探究、精讲精练、演算法教学过程师生互动补充内容或错题订正（第4课时）一、实验原理物体在自由下落过程中，重力势能减少，动能增加。如果忽略空气阻力，只有重力做功，物体的机械能守恒，重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为m，借助打点计时器打下纸带，由纸带测算出至某时刻下落的高度h及该时刻的瞬时速度v；进而求得重力势能的减少量│△Ep│=mgh和动能的增加量△EK=1/2mv2；比较│△Ep│和△EK，若在误差允许的范围内相等，即可验证机械能守恒。测定第n点的瞬时速度vn：依据“物体做匀变速直线运动，在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”，用公式vn=（hn+1-hn-1）/2T计算(T为打下相邻两点的时间间隔)。二、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)，交流电源，纸带(复写纸片)，重物(带纸带夹子)，导线，刻度尺，铁架台(带夹子)。三、实验步骤(1)按图装置固定好计时器，并用导线将计时器接到电压合适的交流电源上(电火花计时器要接到220V交流电源上，电磁打点计时器要接到4V～6V的交流低压电源上)。(2