高考物理沖刺專題復(fù)習(xí)課件 第5單元-功和能（大綱版）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第五單元功和能 第五單元 知識(shí)框架 第五單元 知識(shí)框架 第五單元 高考要求 第五單元 高考要求 本單元是力學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容 其中功和功率 動(dòng)能定理 機(jī)械能守恒定律是歷年高考的重點(diǎn) 每年均有相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算題或選擇題出現(xiàn) 其中 對(duì)動(dòng)能定理考查最多 考題密切聯(lián)系生活 生產(chǎn)實(shí)際 聯(lián)系現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 如求人的心臟工作的平均功率 分析 蹦極 運(yùn)動(dòng)過程中人的動(dòng)能與重力勢能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化問題 站臺(tái)設(shè)計(jì)的節(jié)能問題 求傳送帶的電動(dòng)機(jī)多消耗的功率等 近幾年高考中多次出現(xiàn)有關(guān)彈簧的彈性勢能的考題 解題時(shí)需應(yīng)用能量守恒定律 復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)引起注意 第五單元 復(fù)習(xí)策略 1 本單元主要介紹了五個(gè)概念 功 功率 動(dòng)能 勢能 機(jī)械能 和兩個(gè)規(guī)律 動(dòng)能定理 機(jī)械能守恒定律 其中 用動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律研究問題時(shí)著眼于物理過程中的功和能量轉(zhuǎn)化 其本質(zhì)上體現(xiàn)了功和能的關(guān)系 功能觀點(diǎn)為求解力學(xué)問題開辟了一條新的解題途徑 也是分析電磁學(xué) 熱學(xué)等問題的一條重要的思路 2 建議復(fù)習(xí)時(shí)突破以下重點(diǎn)及難點(diǎn) 1 理解功和能的概念 透徹理解功和能的關(guān)系 2 能熟練地求恒力的功 變力的功 平均功率與瞬時(shí)功率 3 能熟練地求動(dòng)能變化量 重力勢能變化量 機(jī)械能變化量 第五單元 復(fù)習(xí)策略 4 掌握利用動(dòng)能定理解題的方法 會(huì)運(yùn)用動(dòng)能定理求解變力做功問題 5 掌握利用機(jī)械能守恒定律解題的方法 會(huì)用機(jī)械能的轉(zhuǎn)化形式或轉(zhuǎn)移形式解答多個(gè)物體的機(jī)械能守恒問題 第五單元 使用建議 1 本單元是高中物理的重要章節(jié) 使用時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生理解功 功率 動(dòng)能 重力勢能 彈性勢能 機(jī)械能的定義 會(huì)求恒力做功和變力做功問題 會(huì)計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率 尤其要掌握機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式 1 以恒定的功率啟動(dòng) 2 以恒定的加速度啟動(dòng) 會(huì)計(jì)算物體的動(dòng)能 重力勢能 彈性勢能 會(huì)用機(jī)械能守恒的條件判斷機(jī)械能是否守恒 能夠熟練運(yùn)用動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律求解力學(xué)綜合問題 掌握實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 2 本單元建議安排9課時(shí) 第19講 第20講各2課時(shí) 第21講3課時(shí) 第22講 單元訓(xùn)練各1課時(shí) 第19講 描述運(yùn)動(dòng)的基本概念 第19講功和功率 第19講 編讀互動(dòng) 1 本講復(fù)習(xí)要求學(xué)生理解功的概念 掌握功的計(jì)算公式W Fscos 的適用條件 會(huì)計(jì)算恒力的功和變力的功 能判斷某個(gè)力是否做功 做正功還是做負(fù)功 理解功率的概念及平均功率與瞬時(shí)功率的區(qū)別 會(huì)計(jì)算平均功率與瞬時(shí)功率 會(huì)分析處理有關(guān)機(jī)車啟動(dòng)問題 2 本講例題分類安排思路 1 恒力做功與變力做功 2 瞬時(shí)功率與平均功率 3 機(jī)車啟動(dòng)問題 3 本講課時(shí)安排 第一課時(shí) 功和功率的定義 恒力做功的計(jì)算和應(yīng)用 變力做功的計(jì)算 包括平均力法 等效法 圖象法 動(dòng)能定理法 功能關(guān)系法 第二課時(shí) 平均功率和瞬時(shí)功率的計(jì)算 機(jī)車的啟動(dòng)問題 第19講 編讀互動(dòng) 第19講 考點(diǎn)整合 變化 Fscos 第19講 考點(diǎn)整合 高度差 h 路徑 qU 運(yùn)動(dòng)電荷 第19講 考點(diǎn)整合 快慢 Fvcos Fv 探究點(diǎn)一恒力做功與變力做功 第19講 要點(diǎn)探究 1 關(guān)于恒力做功對(duì)于恒力做功 可根據(jù)功的計(jì)算公式W Fscos 計(jì)算 注意公式中的s不是路程而是物體在恒力作用下的對(duì)地位移 2 關(guān)于變力做功對(duì)于變力做功問題 一般通過以下途徑求解 1 利用動(dòng)能定理或功能關(guān)系求解 2 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 當(dāng)力的大小不變 而方向始終與運(yùn)動(dòng)的方向相同或者相反時(shí) 這類力的功等于力和路程的乘積 比如滑動(dòng)摩擦力做功或者空氣的阻力做功 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 AD 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 本題考查功的分析和計(jì)算 同時(shí)考查功率的分析 有一定綜合性 根據(jù)v t圖象可知物體加速度是變化的 則合外力是變化的 此時(shí)可由動(dòng)能定理進(jìn)行功的計(jì)算 若物體受到的作用力為恒力 則一般通過功的定義式進(jìn)行計(jì)算 如下面變式題 命題意圖 本題通過v t圖象給出物體的運(yùn)動(dòng)情況 要求學(xué)生由運(yùn)動(dòng)情況分析物體受力情況 然后進(jìn)一步研究外力對(duì)物體做功情況 邏輯性較強(qiáng) 要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力 第19講 要點(diǎn)探究 AD 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)二瞬時(shí)功率與平均功率 第19講 要點(diǎn)探究 例2純電動(dòng)概念車E1是中國館的鎮(zhèn)館之寶之一 若E1概念車的總質(zhì)量為920kg 在16s內(nèi)從靜止加速到100km h 即27 8m s 受到恒定的阻力為1500N 假設(shè)它做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 其動(dòng)力系統(tǒng)提供的牽引力為 N 當(dāng)E1概念車以最高時(shí)速120km h 即33 3m s 做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 其動(dòng)力系統(tǒng)輸出的功率為 kW 50 第19講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 本題考查汽車動(dòng)力系統(tǒng)的輸出功率 其數(shù)值上應(yīng)等于牽引力乘以即時(shí)速度 其中牽引力由動(dòng)力學(xué)關(guān)系求出 屬于小型綜合性問題 命題意圖 本題為動(dòng)力學(xué)與功率相聯(lián)系的綜合性問題 貼近實(shí)際 考查學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)分析實(shí)際問題的能力 第19講 要點(diǎn)探究 C 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)三機(jī)車啟動(dòng)問題 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 本題考查對(duì)賽車啟動(dòng)過程的分析 考查了功率的概念 動(dòng)能定理的應(yīng)用和圖象轉(zhuǎn)化能力 賽車先做勻加速運(yùn)動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)功率增大 達(dá)到額定功率后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng) 最后達(dá)到最大速度勻速運(yùn)動(dòng) 本題中等難度 命題意圖 通過本題提醒學(xué)生對(duì)于機(jī)車啟動(dòng)問題應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 第一 準(zhǔn)確分析機(jī)車啟動(dòng)整個(gè)過程 重點(diǎn)是動(dòng)力學(xué)分析 第二 兩種啟動(dòng)方式最終能達(dá)到的最大速度相等 即最大速度由機(jī)車額定功率和路況情況 阻力 決定 與啟動(dòng)方式無關(guān) 第三 對(duì)于機(jī)車牽引力做功的計(jì)算 分兩種情況 勻加速階段牽引力恒定 可由功的定義式計(jì)算 對(duì)于以額定功率運(yùn)動(dòng)階段 由功率乘以運(yùn)動(dòng)時(shí)間計(jì)算 第19講 要點(diǎn)探究 變式題圖19 5是某中學(xué)科技小組制作的利用太陽能驅(qū)動(dòng)小車的裝置 當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板 光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車前進(jìn) 若小車在平直的水泥路上從靜止開始加速行駛 經(jīng)過時(shí)間t前進(jìn)距離s 速度達(dá)到最大值vm 設(shè)這一過程中電動(dòng)機(jī)的功率恒為P 小車所受阻力恒為F 那么這段時(shí)間內(nèi) C 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 要點(diǎn)探究 第19講 備用習(xí)題 1 2011 華東師大附中 如圖所示 質(zhì)量相等的物體A和物體B與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)相等 在力F的作用下 一起沿水平地面向右移動(dòng)距離s 則 A 摩擦力對(duì)A B做功不相等B A B動(dòng)能的增量相同C F對(duì)A做的功與F對(duì)B做的功相等D 合外力對(duì)A做的功與合外力對(duì)B做的功不相等 AB 第19講 備用習(xí)題 解析 AB因F斜向下作用在物體A上 A B受的摩擦力不相同 因此 摩擦力對(duì)A B做的功不相等 A正確 A B兩物體一起運(yùn)動(dòng) 速度始終相同 故A B動(dòng)能增量一定相同 B正確 F不作用在B上 不能說F對(duì)B做功 C錯(cuò)誤 合外力對(duì)物體做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能增量 故D錯(cuò)誤 第19講 備用習(xí)題 ACD 第19講 備用習(xí)題 第20講 動(dòng)能和動(dòng)能定理 第20講動(dòng)能和動(dòng)能定理 第20講 編讀互動(dòng) 1 本講要求學(xué)生掌握動(dòng)能的定義及其定義式 會(huì)計(jì)算動(dòng)能的大小和動(dòng)能的變化 理解動(dòng)能與動(dòng)量的區(qū)別 理解動(dòng)能定理 能獨(dú)立推導(dǎo)動(dòng)能定理 并靈活應(yīng)用動(dòng)能定理求解力學(xué)問題 2 本講例題分類安排思路 1 動(dòng)能定理的基本應(yīng)用 2 多過程問題中動(dòng)能定理的應(yīng)用 3 多體問題中動(dòng)能定理的應(yīng)用 3 本講課時(shí)安排 第20講 編讀互動(dòng) 第一課時(shí) 動(dòng)能定理的內(nèi)容 運(yùn)用動(dòng)能定理求變力做功 動(dòng)能定理在多運(yùn)動(dòng)過程中的應(yīng)用 第二課時(shí) 動(dòng)能定理在多體問題中的應(yīng)用 動(dòng)能定理與整體法和隔離法的綜合應(yīng) 第20講 考點(diǎn)整合 變化 Ek 第20講 考點(diǎn)整合 3 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟 1 確定研究對(duì)象和運(yùn)動(dòng)過程 2 對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析 求出外力對(duì)物體做的總功 3 對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析 求出物體在研究過程中的初 末動(dòng)能 4 利用動(dòng)能定理列式求解 4 說明 1 凡涉及功 位移 初末速度的力學(xué)問題 一般優(yōu)先考慮使用動(dòng)能定理求解 2 求外力對(duì)物體做的總功既可以直接求合力的功 也可以先求各力的功再求代數(shù)和 3 一般情況下 動(dòng)能定理只適用單個(gè)物體的過程 對(duì)系統(tǒng)所發(fā)生的過程不適合建立動(dòng)能定理的方程 4 對(duì)一個(gè)物體所發(fā)生的多過程問題 可將多過程視為整體應(yīng)用動(dòng)能定理來求解 探究點(diǎn)一動(dòng)能定理的基本應(yīng)用 第20講 要點(diǎn)探究 1 明確研究對(duì)象 選取研究對(duì)象是解題的首要環(huán)節(jié) 動(dòng)能定理在高中只適用于單個(gè)物體 2 動(dòng)能定理是標(biāo)量表達(dá)式 因此它沒有分量形式 3 應(yīng)用動(dòng)能定理求變力的功 如果我們所研究的問題中有多個(gè)力做功 其中只有一個(gè)力是變力 其余的都是恒力 而且這些恒力所做的功比較容易計(jì)算 研究對(duì)象本身的動(dòng)能增量也比較容易計(jì)算時(shí) 用動(dòng)能定理就可以求出這個(gè)變力所做的功 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 要點(diǎn)探究 2 62m或0 38m 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 要點(diǎn)探究 命題意圖 本題為動(dòng)能定理基本應(yīng)用問題 同時(shí)聯(lián)系平拋運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律及利用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值 屬于中檔綜合題目 對(duì)于動(dòng)能定理的復(fù)習(xí)首先要讓學(xué)生強(qiáng)化能量觀點(diǎn) 即能夠用動(dòng)能定理解決的問題不要用動(dòng)力學(xué)方法解決 第20講 要點(diǎn)探究 A 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)二多過程問題中動(dòng)能定理的應(yīng)用 1 多過程問題是指物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中包含有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的小過程 如加速 減速過程 2 動(dòng)能定理體現(xiàn)力的作用效果的累積規(guī)律 它揭示了物體所受的每一個(gè)對(duì)其做功的力都要引起物體動(dòng)能的改變 而物體實(shí)際動(dòng)能變化的多少 是由物體受到的所有的力對(duì)它做的總功決定的 即物體動(dòng)能的變化是物體所受的各個(gè)力做功的累積總效果 動(dòng)能定理的這一特點(diǎn) 使我們不僅可以討論物體運(yùn)動(dòng)過程的局部 也可以從物體運(yùn)動(dòng)的全過程出發(fā)進(jìn)行分析 第20講 要點(diǎn)探究 例2 2010 長沙模擬 如圖20 2所示 一固定在豎直平面內(nèi)的光滑半圓形軌道ABC 其半徑R 0 1m 軌道在C處與水平地面相切 在水平地面的D處放一小物塊 給它一個(gè)水平向左的初速度v0 4m s 物塊經(jīng)軌道CBA后 最后又直接落到D點(diǎn) 已知CD的距離為s 0 6m 求物塊與地面的動(dòng)摩擦因數(shù) g取10m s2 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 本題考查平拋運(yùn)動(dòng) 動(dòng)能定理等相關(guān)知識(shí) 物塊經(jīng)過A點(diǎn)后脫離軌道做平拋運(yùn)動(dòng) 根據(jù)豎直方向和水平方向的位移可以求出物塊在經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度 在物塊由D點(diǎn)到A點(diǎn)的過程中應(yīng)用動(dòng)能定理即可求出DC段的動(dòng)摩擦因數(shù) 本題屬于容易題 命題意圖 本題意在培養(yǎng)學(xué)生在處理多過程力學(xué)問題時(shí)的整體思想的應(yīng)用 尤其涉及能量問題 如果能夠?qū)θ^程應(yīng)用動(dòng)能定理 往往要比分段考慮簡單 第20講 要點(diǎn)探究 C 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)三多體問題中動(dòng)能定理的應(yīng)用 動(dòng)能定理適用于單個(gè)物體 對(duì)于物體系尤其是具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體系不能盲目地運(yùn)用動(dòng)能定理 因?yàn)榇藭r(shí)內(nèi)力的功也可引起動(dòng)能向其他形式能的轉(zhuǎn)化 當(dāng)題目中出現(xiàn)多個(gè)物體時(shí)可分別將單個(gè)物體取為研究對(duì)象 應(yīng)分階段對(duì)每一過程應(yīng)用動(dòng)能定理求解 連接體是指運(yùn)動(dòng)中幾個(gè)物體或疊放在一起 或并排擠放在一起 或用細(xì)繩 細(xì)桿聯(lián)系在一起的物體組 如果連接體的各部分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)始終一致 則可將連接體作為一個(gè)整體應(yīng)用動(dòng)能定理 第20講 要點(diǎn)探究 例3總質(zhì)量為M的列車 沿水平直線軌道勻速前進(jìn) 其末節(jié)車廂質(zhì)量為m 中途脫節(jié) 司機(jī)發(fā)覺時(shí) 機(jī)車已行駛L的距離 于是立即關(guān)閉油門 除去牽引力 如圖20 4所示 設(shè)運(yùn)動(dòng)的阻力與質(zhì)量成正比 機(jī)車的牽引力是恒定的 當(dāng)列車的兩部分都停止時(shí) 它們的距離是多少 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 在高中階段 原則上動(dòng)能定理應(yīng)用于單個(gè)物體 在上面例題中由于車頭和車廂兩部分脫鉤前速度相同 脫鉤后最終都靜止 因此可以對(duì)二者整體應(yīng)用動(dòng)能定理 當(dāng)然也可以對(duì)單個(gè)應(yīng)用動(dòng)能定理求解 命題意圖 本題意在提示學(xué)生以下兩方面信息 第一 用動(dòng)能定理求解比用運(yùn)動(dòng)學(xué) 牛頓第二定律求解簡便 第二 對(duì)整體應(yīng)用牛頓第二定律的適用條件 第20講 要點(diǎn)探究 AB 第20講 要點(diǎn)探究 第20講 備用習(xí)題 D 第20講 備用習(xí)題 第21講 機(jī)械能守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 第21講機(jī)械能守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 第21講 編讀互動(dòng) 1 本講復(fù)習(xí)時(shí)要讓學(xué)生理解重力勢能及其相對(duì)性 會(huì)計(jì)算重力勢能及其變化 掌握重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系 了解彈性勢能 理解機(jī)械能守恒定律的確切含義和適用條件 能靈活應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決力學(xué)問題 并體會(huì)用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)越性 2 本講例題分類安排思路 1 機(jī)械能是否守恒的判斷 2 系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題 3 功能關(guān)系 第21講 編讀互動(dòng) 3 本講課時(shí)安排 第一課時(shí) 機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件 判斷機(jī)械能是否守恒的方法 機(jī)械能守恒的計(jì)算 第二課時(shí) 常見機(jī)械能守恒問題與涉及機(jī)械能守恒的綜合應(yīng)用問題 第21講 考點(diǎn)整合 重力 彈簧彈力 動(dòng)能 勢能 第21講 考點(diǎn)整合 第21講 考點(diǎn)整合 第21講 考點(diǎn)整合 轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化 相等 合外力 重力 其他力 第21講 考點(diǎn)整合 Ffs 探究點(diǎn)一機(jī)械能是否守恒的判斷 第21講 要點(diǎn)探究 關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷可從以下幾個(gè)途徑進(jìn)行 1 利用機(jī)械能的定義判斷 直接判斷 若物體在水平面上勻速運(yùn)動(dòng) 其動(dòng)能 勢能均不變 機(jī)械能守恒 若一個(gè)物體沿斜面勻速下滑 其動(dòng)能不變 重力勢能減少 其機(jī)械能減少 2 用做功來判斷 分析物體或物體系的受力情況 包括內(nèi)力和外力 明確各力做功的情況 若對(duì)物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功 沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零 則機(jī)械能守恒 第21講 要點(diǎn)探究 3 用能量轉(zhuǎn)化來判定 若物體系中只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化 如系統(tǒng)無滑動(dòng)摩擦力和介質(zhì)阻力 無化學(xué)能的釋放 無電磁感應(yīng)過程等 則物體系機(jī)械能守恒 4 對(duì)一些繩子突然繃緊 物體間非彈性碰撞等問題機(jī)械能一般不守恒 除非題目中有特別說明或暗示 第21講 要點(diǎn)探究 例1 2010 濰坊模擬 如圖21 1所示 固定軌道ABCD由斜面軌道AB和圓弧軌道BCD組成 AB與BCD相切于B點(diǎn) 質(zhì)量M 3的三角形木塊DEF靜置于光滑水平地面上 木塊的斜面DE與圓弧BCD相切于DmHA點(diǎn)由靜止釋放 經(jīng)過D點(diǎn)后以某一v塊的傾斜面DE 自D點(diǎn)經(jīng)過時(shí)間tDE上升到最大高度hA點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)過程中阻力做功W 5J 取g 10m s2 1 小球到達(dá)D點(diǎn)時(shí)速度v0的大小 2 小球沿斜面DE上升到最大高度時(shí)速度的大小v 3 小球沿木塊的斜面上升過程中木塊的加速度a 結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 小球下滑的過程中只有重力和阻力做功 根據(jù)動(dòng)能定理可求得小球到達(dá)D點(diǎn)的速度 滑上DEF小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)相對(duì)木塊靜止 說明小球與木塊具有共同速度 小球從D點(diǎn)滑上木塊的斜面直到最高點(diǎn)的過程中 小球和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 根據(jù)機(jī)械能守恒定律可求得其共同速度 木塊從靜止開始運(yùn)動(dòng)達(dá)到與小球共同速度過程中 木塊水平方向上做勻加速運(yùn)動(dòng) 根據(jù)勻變直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求得 命題意圖 本題意在考查學(xué)生對(duì)于機(jī)械能守恒的判斷能力 應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確理解上面談到的4個(gè)基本方法 并熟練應(yīng)用 第21講 要點(diǎn)探究 變式題高臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員騰空躍下 如果不考慮空氣阻力 則下落過程中該運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能的轉(zhuǎn)化關(guān)系是 A 動(dòng)能減少 重力勢能減少B 動(dòng)能減少 重力勢能增加C 動(dòng)能增加 重力勢能減少D 動(dòng)能增加 重力勢能增加 C 第21講 要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)二系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題 1 系統(tǒng)機(jī)械能守恒常見情景舉例 第21講 要點(diǎn)探究 2 系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題注意事項(xiàng) 1 首先確定好研究對(duì)象 即取哪幾個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對(duì)象 根據(jù)題意準(zhǔn)確分析系統(tǒng)的始末狀態(tài) 建立清晰的物理過程 2 要準(zhǔn)確找出系統(tǒng)內(nèi)物體間在速度上的聯(lián)系 這是求解系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題的關(guān)鍵 大多試題會(huì)從這一點(diǎn)上做文章 如上面情景1和情景2是通過速度的合成與分解建立物體間速度上的關(guān)系 情景3和情景4是通過角速度相等建立物體間速度上的關(guān)系 情景5是利用動(dòng)量守恒建立物體間速度上的關(guān)系 3 涉及系統(tǒng)機(jī)械能守恒的列式 一般從能量轉(zhuǎn)化的角度入手 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題往往涉及彈簧 因此應(yīng)掌握彈簧的能量特性 1 彈簧的彈性勢能與彈簧規(guī)格和形變程度有關(guān) 對(duì)同一根彈簧而言 無論是處于伸長狀態(tài)還是壓縮狀態(tài) 只要形變程度相同 則其儲(chǔ)存的彈性勢能相同 2 對(duì)同一根彈簧而言 先后經(jīng)歷兩次相同的形變過程 則兩次過程中彈簧彈性勢能的變化相同 命題意圖 本題主要目的是考查學(xué)生對(duì)力學(xué)過程的分析能力 特別是能否從能量的角度來分析問題和解決問題的能力 老師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀試題 理解試題中所提供的信息的確切意義 分析清楚整個(gè)物理過程 提高學(xué)生分析系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題的能力 第21講 要點(diǎn)探究 D 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)三功能關(guān)系 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 例3 2010 武昌模擬 如圖21 5甲所示 質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上 t 0時(shí)刻 將一金屬小球從輕彈簧正上方某一高度處由靜止釋放 小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn) 然后又被彈起離開彈簧 上升到一定高度后再下落 如此反復(fù) 通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器 測出這一過程彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示 則 D 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 本題主要涉及與彈簧有關(guān)的系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化與守恒問題 在此類問題中一定要看清楚題目要求研究的對(duì)象是誰 要求分析哪些能量的轉(zhuǎn)化與守恒 例如在彈簧壓縮過程中 若以小球?yàn)檠芯繉?duì)象 則其機(jī)械能不守恒 而若以彈簧與小球構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對(duì)象 則該系統(tǒng)機(jī)械能守恒 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 對(duì)于這樣多物體的問題 過程繁瑣 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題往往相當(dāng)復(fù)雜 而用能量觀點(diǎn)解題往往可以簡化 但從能量角度看 如果對(duì)個(gè)體列方程往往是用動(dòng)能定理 對(duì)系統(tǒng)往往需從總體能量守恒的觀點(diǎn)來分析 命題意圖 通過例3 4 5進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生比較系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化和守恒思想 此處必須讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握好各種能量變化的量度 功 清楚系統(tǒng)內(nèi)各種能量的相互轉(zhuǎn)化情況 第21講 要點(diǎn)探究 變式題如圖21 8所示 固定斜面的傾角為 30 斜面上D點(diǎn)以下光滑 D點(diǎn)以上與物體A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 輕彈簧C固定在斜面底端 一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接小物體A和B 滑輪左側(cè)繩子與斜面平行 A的質(zhì)量為2m B的質(zhì)量為m 現(xiàn)用外力使A沿斜面向下壓縮C到一定程度時(shí)靜止 C在彈性限度內(nèi) 且C與A不粘連 此時(shí)B未碰到滑輪 突然撤除外力后 A沿斜面向上運(yùn)動(dòng) 與C分離時(shí)A恰好到D A再運(yùn)動(dòng)位移L時(shí)靜止 這時(shí)B未落地 已知重力加速度為g 不計(jì)空氣阻力 求在撤除外力時(shí)C的彈性勢能 第21講 要點(diǎn)探究 第21講 要點(diǎn)探究 第22講 本單元實(shí)驗(yàn) 第22講本單元實(shí)驗(yàn) 第22講 編讀互動(dòng) 1 通過本講復(fù)習(xí)要讓學(xué)生掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)步驟以及誤差分析 還要掌握用圖象處理數(shù)據(jù)的方法 2 本講例題分類安排思路 1 實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和誤差分析 3 同類實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新 3 本講課時(shí)安排 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)的操作過程 實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)的誤差分析 對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的遷移應(yīng)用 第22講 考點(diǎn)整合 第22講 考點(diǎn)整合 復(fù)寫紙片 第22講 考點(diǎn)整合 mgh 第22講 考點(diǎn)整合 探究點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟的考查 第22講 要點(diǎn)探究 第22講 要點(diǎn)探究 第22講 要點(diǎn)探究 D 第22講 要點(diǎn)探究 解析 在該實(shí)驗(yàn)中 下落的高度是通過刻度尺測出 而某點(diǎn)的瞬時(shí)速度是通過做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度來計(jì)算的 D對(duì) 點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的基本步驟 分析此類問題必須依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行 同時(shí)要注意實(shí)驗(yàn)操作的可行性 命題意圖 通過本題要讓學(xué)生重視對(duì)教材中基本實(shí)驗(yàn)的步驟的準(zhǔn)確掌握和理解 結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理清楚每一步操作為什么這樣做 這樣有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的進(jìn)一步理解 提高學(xué)生對(duì)于此類問題以及實(shí)驗(yàn)器材選擇類問題的解題能力 第22講 要點(diǎn)探究 變式題 2010 廣州模擬 用如圖22 4所示的裝置做 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T 重錘的質(zhì)量為m 重力加速度為g 第22講 要點(diǎn)探究 交流 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 釋放紙帶 B 第22講 要點(diǎn)探究 第22講 要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析 例2 2010 杭州模擬 某同學(xué)做驗(yàn)證 機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn) 不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分破壞了 測出剩下的一段紙帶上的各個(gè)點(diǎn)間的距離 如圖22 6所示 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50重力加速度g 9 8械能守恒 第22講 要點(diǎn)探究 第22講 要點(diǎn)探究 第22講 要點(diǎn)探究 第22講 要點(diǎn)探究 1 選出一條紙帶如圖22 8所示 其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn) A B C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50Hz的交流電 用分度值為1mm的刻度尺測得的各點(diǎn)間距值已標(biāo)在圖中 在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn) 重錘的質(zhì)量為1 00kg 甲同學(xué)根據(jù)圖中的測量數(shù)據(jù)算出 當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢能比開始下落時(shí)減少了 J 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重錘的速度vB m s 此時(shí)重錘的動(dòng)能是 J 結(jié)果均保留三位有效數(shù)字 1 85 1 83 1 68 第22講 要點(diǎn)探究 該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶 然后再合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān) B 第22講 要點(diǎn)探究 第22講 要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)三同類拓展實(shí)驗(yàn) 例3 2010 平頂山模擬 某同學(xué)為了探究 動(dòng)能定理 用如圖22 10所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 第22講 要點(diǎn)探究 1 實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平 利用現(xiàn)有器材如何判斷氣墊導(dǎo)軌是否已經(jīng)調(diào)整水平 2 實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等 沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是 在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有 沙和沙桶的總質(zhì)量m 遮光條的寬度d 遮光條通過光電門的時(shí)間t 滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s和 用文字說明并用相應(yīng)的字母表示 接通氣源 將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上 滑塊基本保持靜止 或接通氣源 將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上 輕推滑塊 滑塊能基本做勻速直線運(yùn)動(dòng) 沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 滑塊的質(zhì)量M 第22講 要點(diǎn)探究 3 在 2 的基礎(chǔ)上 往沙桶中裝入適量的細(xì)沙 沙桶帶動(dòng)滑塊由靜止加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)過光電門 則對(duì)滑塊 本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 用題中的字母表示 4 如果要用此實(shí)驗(yàn)裝置來探究滑塊與沙和沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒 本實(shí)驗(yàn)需要通過比較 和 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等 用測量的物理量符號(hào)表示 mgs 第22講 要點(diǎn)探究 第22講 要點(diǎn)探究 點(diǎn)評(píng) 本題通過氣墊導(dǎo)軌設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn) 包括驗(yàn)證動(dòng)能定理 驗(yàn)證機(jī)械能守恒等工作 綜合性較強(qiáng) 注意通過解析準(zhǔn)確理解本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)原理 命題意圖 通過本題要讓學(xué)生強(qiáng)化以下幾方面意識(shí) 1 對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)確掌握和合理應(yīng)用 如本題中涉及的氣墊導(dǎo)軌 2 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)原理的遷移應(yīng)用能力 3 增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力 主要從相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)原理的進(jìn)一步完善等角度考慮 這也是高考命題的主要命題角度 第22講 要點(diǎn)探究 變式題 2010 深圳模擬 在研究彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中 彈簧長度的改變量可以利用刻度尺直接測量得到 而彈性勢能的大小只能通過物理原理來間接測量 現(xiàn)有兩組同學(xué)分別按圖22 11甲 讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放 使鋼球沿水平方向射出桌面 和圖乙 讓滑塊向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放 使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng) 通過相應(yīng)的測量儀器可以測出滑塊脫離彈簧后的速度 兩組不同的測量方案進(jìn)行測量 請寫出圖甲方案中彈性勢能與小球質(zhì)量及圖中各量之間的關(guān)系Ep 圖乙方案中除了從儀器上得到滑塊脫離彈簧后的速度外還要直接測量的量是 兩種方案的共同點(diǎn)都是將彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對(duì) 能的測量 滑塊的質(zhì)量 動(dòng) 第22講 要點(diǎn)探究 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全