高中物理第七章机械能守恒定律1追寻守恒量--能量2功学案.pdf
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1、小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学1 追寻守恒量能量 2 功 学习目标 1.了解势能、动能的概念,领会寻找守恒量是科学研究的重要思想方法.2.理解功的概念,知道WFlcos 的适用范围,会用功的公式进行计算.3.理解正、负功的概念,会根据公式计算多个力所做的总功.一、追寻守恒量能量1.伽利略的斜面实验探究如图1所示.图 1(1)过程:将小球由斜面A上某位置由静止释放,小球运动到斜面B上.(2)现象:小球在斜面B上速度变为0(即到达最高点)时的高度与它出发时的高度相同.(3)结论:这一事实说明某个量是守恒的,在物理学上我们把这个量叫做能量或者能.2.动能和势能(1)动能:物
2、体由于运动而具有的能量.(2)势能:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量.二、功1.功的定义:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,这个力就对物体做了功.2.功的公式:WFlcos,其中F、l、分别为力的大小、位移的大小、力与位移方向的夹角.3.单位:国际单位制中,功的单位是焦耳,符号是J.三、正功和负功1.力对物体做正功和负功的条件由WFlcos 可知(1)当 00,力对物体做正功;(2)当2 时,W0,力对物体做负功,或称物体克服这个力做功;小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(3)当 2时,W0,力对物体不做功.2.总功的计算当一个物体在几个力的共同作用
3、下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功等于:(1)各个分力分别对物体所做功的代数和.(2)几个力的合力对物体所做的功.1.判断下列说法的正误.(1)公式WFlcos 中的l是物体运动的路程.()(2)物体只要受力且运动,该力就一定做功.()(3)汽车沿斜坡向上加速行驶时,牵引力对汽车一定做功.()(4)功有正负之分,所以功是矢量.()(5)一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动.()2.如图 2 所示,静止在光滑水平面上的物体,在与水平方向成60角斜向上的力F作用下沿光滑水平面运动了10m,已知F10N,则拉力F所做的功是J.图 2 答案50 一、对能量转化的理解1.用伽利略
4、理想斜面实验探究能量(1)实验装置(如图 3 所示)图 3(2)实验过程让静止的小球沿一个斜面A滚下,小球将滚上另一个对接斜面B.(3)实验现象在没有空气阻力和摩擦力时(实际很小,可以忽略),无论斜面B陡一些,还是缓一些,小球总能到达斜面B上与释放点等高的位置,即hAhB.(4)实验结论小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学这一事实说明了小球在运动过程中“某个量是守恒的”.2.动能、势能及相互转化(1)动能:物体由于运动而具有的能量.动能是状态量,与物体的质量和速度大小有关.(2)势能:相互作用的物体间由相互作用力和他们间的相对位置决定的能量,所以又叫位能.(3)势能和动能的
5、相互转化从伽利略的理想斜面实验可以看出,势能和动能可以相互转化.下降过程中小球速度越来越大,重力势能转化为动能;上升过程中小球速度逐渐减小,高度逐渐增大,动能又逐渐转化为重力势能.如果斜面是光滑的,且空气阻力忽略不计,小球总可以沿斜面B上升到原来的高度.这说明了势能和动能在相互转化过程中总量是守恒的.例 1如图 4 所示,将一个带轴的轮子用两根细线悬吊起来,使轮轴处于水平状态,做成一个“滚摆”.旋转滚摆,让细线绕在轮轴上,然后由静止开始释放滚摆.滚摆就会边旋转边下落,绕在轮轴上的细线也随之不断释放;到达最低点后,滚摆又会边旋转边上升,细线又随之逐渐绕在轮轴上.试分析滚摆运动过程中的能量转化情况
6、.在阻力小到可以忽略的情况下,试猜想滚摆每次都能回升到起始点的高度吗?图 4 答案见解析解析在滚摆向下运动的过程中,滚摆的高度不断降低,下落速度和旋转速度不断增大,滚摆的重力势能转化为动能;在滚摆向上运动的过程中,滚摆的高度不断增加,上升速度和旋转速度不断减小,滚摆的动能又转化为重力势能.依据能量守恒,在阻力小到可以忽略的情况下,滚摆能量的总量保持不变,滚摆每次都能回升到起始点的高度.【考点】能量的转化【题点】能量的转化二、对功的理解1.观察图 5,分析图中的哪个人对物体做了功?小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学图 5 答案小川拉重物上升的过程,小川对重物做了功,其他三人
7、都没有对物体做功.2.如图 6 所示,物体在与水平方向夹角为 的力F的作用下沿水平面前进了l,则力F对物体做的功如何表示?图 6 答案如图把力F沿水平方向和竖直方向进行分解,物体在竖直方向上没有发生位移,竖直方向的分力没有对物体做功,水平方向的分力Fcos 所做的功为Flcos,所以力F对物体所做的功为Flcos.对公式WFlcos 的理解1.某一恒力F对物体做的功,只与l、有关,与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关.2.功是标量,没有方向,但是有正负.3.公式WFlcos 适用于计算恒力做功,若是变力,此公式不再适用.例 2如图 7 所示,坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m,在与
8、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,则雪橇受到的()图 7 A.支持力做功为mglB.重力做功为mglC.拉力做功为FlcosD.滑动摩擦力做功为mgl答案C 解析支持力和重力与位移垂直,不做功,A、B错误;拉力和摩擦力做功分别为W1Flcos,小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学W2 (mgFsin)l,C正确,D错误.【考点】对功的理解及是否做功的判断【题点】对功的理解三、正负功的判断某物体在力F作用下水平向右运动的位移为l,拉力的方向分别如图8 甲、乙所示,分别求两种情况下拉力对物体做的功.图 8 答案32F
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