2021学年1.追寻守恒量——能量导学案

这是一份2021学年1.追寻守恒量——能量导学案，共7页。学案主要包含了 等内容，欢迎下载使用。
§7.1  追寻守恒量◇学习目标◇1．知识与技能   (1)理解动能、势能及能量的概念与意义。(2)了解守恒思想的重要性，守恒关系是自然界中十分重要的关系，   (3)通过具体的事例使同学们对守恒观念有初步的认识．2．过程与方法    (1)再微一次伽利略的斜面实验，启发大家对守恒思想的认讥    (2)利用自制教具(如单摆)的演示，帮助同学们建立能量守恒的观念．3．情感、态度与价值观通过动能、势能间的相互转化来研究生活中的物体的运动，培养热爱生活的情趣。 观察一个物理现象总是很容易的，但从中分析并得到物理规律却不容易，有一句俗语“会看的看门道，不会看的看热闹”，望同学们都做有心人◇课前导学◇1.本节学习能量，用能量转化和守恒来思考和分析物理问题，是物理学中的重要思维方法。动能和势能的概念，动能和势能转化过程中，动能减少（或增加）的同时，势能在增加（或减少），这就是能量转化和守恒的思想，是本节的重点。2．寻找规律的基本步骤(1)观察和实验观察自然现象和实验现象是物理学研究的基本方法，伽利略通过对小球运动现象的观察和分析（如图），得到牛顿第一定律的基本内容：“如果斜面是光滑的，小球将一直沿水平直线运动下去。”同时得到：“无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球总会在斜面上的某点停下来，这点距斜面低端的竖直高度与它出发时的高度相同”的观察结论。(2)推理和概括通过对观察结论的分析和概括，抓住主要矛盾，忽略次要因素或干扰因素，抽象出物理的本质（规律性的东西），完成由感性向理性的上升。如图5-1-1所示实验，如果忽略摩擦力这个干扰因素，可推断出此过程中隐含这某种守恒量，此守恒量就是初中物理中接触过的机械能（即动能和势能的总和）。3．关于“能量”的概念能量是一个抽象的物理概念，是物理学中研究问题的“工具”，书本并没有对能量下严格的定义，而是将“记得”说成是一个守恒量，这个守恒量叫做能量。其原因是在本节教材中无法对能量下严格的定义，因此在此不要去追求能量的严格定义，随着学习的深入会逐步得到准确的定义，但应该看到物理学中的守恒量有着十分重要的功能。4．势能(1)物体凭借其_________而具有的能量叫做势能（Poctential energy）(2)正确理解势能的概念，必须理解位置的概念，物体（看作质点）所处的位置是一个空间点，在一维空间（数轴）上用（x）表示，在二维空间（平面直角坐标系）中用（x、y）表示；在三维空间中用（x、y、z）表示。本处不讨论势能的大小到底有哪些因素决定，仅要知道势能与位置有关，当位置改变时，势能也随之改变。(3)势能和动能可以相互转化，在这种转化时，势能减少的同时，__________在增加，势能增加的同时，_________在减少。5．动能(1)物体由于_________而具有的能量叫做动能（Kinetic energy）。(2)正确理解动能的概念，必须理解运动的相对性，即前面学过的参考系问题，由于牛顿力学仅适用于________参考系，因此本处运动的参考系也是指____________，没有特殊说明，一般指地面参考系。本处不讨论动能到底由什么因素决定，但要知道当物体的速度大小发生变化时，物体的动能也将发生变化。(3)动能可以和势能发生转化，在这种转化过程中，动能减少同时，__________在增加，动能增加的同时，_________在减少.   ◇例题精析◇例   如图所示，河道中的水在稳恒地流淌（各处的水流速度不随时间改变），设截面A1B1的面积为S1，流速与截面垂直，速度为V1；截面A2B2的面积为S2，速度为V2，通过观察和分析，本题中位于A1B1A2B2区域中的水的体积是否为一个守恒量？若是的话，你可以推断出S1、S2、V1、V2满足什么规律？解析       评注   截面积和流速的乘积称为流量（单位时间内流过截面的液体的体积，单位为m3/s），通常用Q表示，即Q=SV。如果各处的流量不等，则水位就升高或降低，为非稳恒流动。◇学习小结◇1．能量：能量是一个守恒量，但它有不同的表现形式2．势能：有重力势能与弹性势能之分，其大小与物体所处高   度或弹簧的形变量有关3．动能：物体由于运动而具有的能量4．动能和势能可以相互转化，而总的能旦保持不变．5．机械能可以和其他形式的能相互转化，而总能量保持不变 §7.2  功◇学习目标◇1．知识与技能  (1)理解功的概念和做功两个要素。(2)会利用公式进行有关运算．2．过程与方法  (1)理解正、负功的含义，能解释相关现象．  (2)W=Flcosa要灵活运用．3．情感、态度与价值观  (1)生产、生活中处处体现了功的问题．  (2)合理、正确地做“功”有益于社会．◇课前导学◇1.本节学习功的两个要素、功的计算、正功和负功、外力对物体做的总功。其中功的计算、正功和负功是本节的重点，负功的物理意义和变力做功是本节的难点。2、功的定义式W=F·Lcosα，它是计算功的基本公式，不仅适用于恒力做功的计算，同时也适用于变力做功的计算，但由于中学数学知识的限制，中学阶段仅适用于恒力做功的计算，式中L是指以地面为参考系的位移，α是力F位移L的夹角。当α=π/2时，W=0，这时F与L垂直，力F不做功；当α＜π/2时，W＞0，力F做正功，F起动力作用；当π/2＜α≤π时，W＜0，力F做负功，F起阻力作用。3、一个力对物体做负功，也可以说成物体克服这个力做功。竖直向上抛出的球，在上升过程中，重力对球做了-6J的功，也可以说成                。4、功是标量，没有方向，但有正负。当物体在几个力作用下发生一段位移L时，这几个力对物体所做的总功，等于                  代数和，也等于                    __________所做的功。5、如果一个物体在变力作用下运动，可以用微元法来计算变力所做的功。先把轨迹分成___________小段，每小段都足够小，可认为是直线，而且物体通过每小段的_______足够短，在这样短的时间里，力的变化________，可以认为是恒定的。对每小段可以用公式W=FLcosα计算，最后把物体通过各个小段所做的功加在一起，就是变力在整个过程中所做的功。 ◇例题精析◇例1  如图所示，水平面上有一倾角为θ的斜面，质量为m的物体静止在斜面上，现用水平力F推动斜面，使物体和斜面一起匀速向前移动距离L，求物体所受各力做的功各是多少？解析      拓展 这三个力对物体做的总功WG+WN+Wf=0，也可以先求三个力的合力，再求总功，匀速运动时，F合=0，所以W总=0 例2  如图5-2-2所示，小物体m位于光滑的斜面M上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物体的作用力【    】A、垂直于接触面，做功为零 B、垂直于接触面，做功不为零 C、不垂直于接触面，做功为零  D、不垂直于接触面，做功不为零解析      拓展 公式W=F·Lcosα中“位移”是指对地位移。斜面是静止时，小物体的对地位移方向平行于斜面，垂直于支持力，所以支持力不做功。题中指明“斜面位于光滑的水平面上”，隐含条件是：“当小物体在斜面上下滑时，斜面将后退”，小物体参与两种运动，一是相对于斜面的滑动，二是跟随斜面向右的运动，使得小物体的对地位移与支持力的方向不垂直。斜面在运动，这一因素并不影响斜面的支持力始终与斜面垂直，但影响支持力是否做功。 例3  动滑轮是一种简单机械，如图5-2-3所示，滑轮和绳子的质量不计，用力开始提升原来静止的质量为10Kg的物体，以2m/s2的加速度匀加速上升，求开始运动后3秒内拉力做的功. 解析     拓展  利用简单机械来做功时，可以抓住简单机械省力但不能省功的特点。动滑轮是一种简单机械，拉力F做的功等于挂住物体的绳子对物体做的功，就可以解决本题所要求的问题。 ◇学习小结◇1．功的定义：2．做功的两个要素3．功的公式：W=Flcosa4．单位：焦耳（J）5．功有正、负之分①当α=π/2时，cosα=0，W=0。力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功；③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。◇自我评价◇1、关于功的概念，以下说法正确的是【    】A.力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量； B.功有正、负之分，所以功也有方向性；C.若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移；D.一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积。2、用400N的力在水平地面上拉车行走50m，拉力与车前进的方向成30°角。那么，拉力对车做的功是【    】A.2．0×104J          B.1．0×104J         C.1．7×104J     D.以上均不对3、运动员用2000N的力把质量为0.5kg的球踢出50m，则运动员对球所做的功是【    】A．200J         B.10000J         C.25J          D.无法确定4、关于功的正负，下列叙述中正确的是【    】A．正功表示功的方向与物体运动方向相同，负功为相反B．正功表示功大于零，负功表示功小于零C．正功表示力和位移两者之间夹角小于90°，负功表示力和位移两者之间夹角大于90°D．正功表示做功的力为动力，负功表示做功的力为阻力5、以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球，上升最大高度是h．如果空气阻力f的大小恒定，则从抛出到落回出发点的整个过程中，空气阻力对小球做的功为【    】A．0    B．－f h    C．一2mgh    D．一2 f h6、起重机以a=1m/s2的加速度，将重G=104N的货物由静止匀加速向上提升。那么，在1s内起重机对货物做的功是(g=10m/s2)【    】A.500J；              B.5000J；             C.4500J；          D.5500J7、有以下几种情况【    】①用水平推力F推一质量为m的物体在光滑的水平面上前进S②用水平推力F推一质量为2m的物体在粗糙的水平面上前进S③用与水平面成60°角的斜向上的拉力F拉一质量为m的物体在光滑平面上前进2S④用与斜面平行的力F拉一质量为3m的物体在光滑的斜面上前进S这几种情况下关于力F做功多少的正确判断是【    】A、②做功最多                 B、④做功最多C、①做功最少                 D、四种情况，做功相等8、两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图所示，物体通过一段位移时，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则力F1和F2的合力对物体做功为【    】A、7J      B、2J      C、5J     D、3.5J9、火车头用F=5×104N的力拉着车厢向东开行S=30m，又倒回来以同样大小的力拉着车厢向西开行30m，在整个过程中，火车头对车厢所做的功是【    】A、3×106J      B、2×106J      C、1.5×106J       D、010、质量为m的物体，在水平力F的作用下，在粗糙的水平面上运动，下列说法中正确的是【    】A、如果物体做加速直线运动，F一定对物体做正功B、如果物体做减速直线运动，F一定对物体做负功C、如果物体做减速直线运动，F可能对物体做正功D、如果物体做匀速直线运动，F一定对物体做正功11、重为400N的物体放在水平地面上，与地面的滑动摩擦因数为μ=0.2 ，在大小为F=500N，方向与水平面成α=37°斜向上的拉力作用下前进S=10m。在此过程中力F做功为       J，摩擦力做功为       J，重力做功        J，合力所做的功为        J。12、如图所示，物体质量为2kg，光滑的定滑轮质量不计，滑轮两侧保持绳竖直，若拉着绳使物体上升2m，则拉力做功为       J；若竖直向上拉力为50N，使物体上升2m ，拉力做功      J，重力对物体做功       J。 13、如图所示，质量为m的物体P放在光滑的倾角为θ的直角劈上，同时用力F向右推劈，使P与劈保持相对静止，当前进的水平位移为S时，劈对P做的功为         。14、下列说法正确的是【    】A、有力有位移，该力一定做功B、有加速度的物体一定有力对它做功C、静摩擦力一定不做功，滑动摩擦力一定做负功D、静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功15、关于作用力和反作用力做功的关系，下列说法正确的是【    】A、当作用力做正功时，反作用力一定做负功B、当作用力不做功时，反作用力也不做功C、作用力和反作用力所做的功大小一定相等，一正一负D、作用力做正功时，反作用力也可以做正功16、如图，用绳子系一小球，使它在水平面内做匀速圆周运动，则【    】A、重力对球做功，绳子的张力对球不做功B、重力对球不做功，绳子的张力对球做功C、重力和绳子的张力对球都不做功D、重力和绳子对球都做功17、某人利用如图所示的装置，用100N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端，将物体从水平面上的A点移到B点。已知α1=30°,α2=37°，h=1.5m，不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦，求绳的拉力对物体所做的功？      18、如图，小球在大小不变的拉力F的作用下，在水平槽内做圆周运动。如果圆半径为R，拉力F的方向恒与小球瞬时速度方向一致，则在小球运动一周过程中，拉力F所做的功多大？