【导学案】年高中物理人教版必修教师用书《机械能守恒定律》整合与评价.docVIP

课时7.11 《机械能守恒定律》整合与评价 1.理解并掌握恒力做功的表达式,会利用动能定理、图象等求力做的功。 2.理解并掌握功率的计算公式,会根据功率分析汽车启动过程。 3.理解物体的动能,会用动能定理解决做功和动能变化的相关问题。 4.理解物体的重力势能,掌握重力做功和重力势能变化的关系。 5.理解机械能守恒定律的适用条件,会利用机械能守恒定律解决如物体在竖直面内的圆周运动等问题。 6.会用功能关系求解相关的能量转化问题。 重点难点:理解功、功率、动能、势能的概念,掌握动能定理、机械能守恒定律的应用。 教学建议:本章是力学的核心内容之一,按照考纲要求,知识点主要包括:(1)功和功率;(2)动能定理;(3)机械能和机械能守恒定律。在进行本章知识整合时,要抓住功是能量转化的量度这条主线,多方面多角度理解功的概念;深刻理解用动能定理解题的优越性,机械能守恒定律的条件及表达式的多样性。 机械能守恒定律 主题1:动能定理、机械能守恒定律和能量守恒 问题:动能定理、机械能守恒定律和能量守恒是力学中的三条重要的规律,在物理学中占有重要的地位,但很多学生在实际应用时,搞不清到底用哪一个,甚至有的学生把三者都“粘到一起”了。搞清三者在运用上的区别,对正确应用这三条规律解决问题是至关重要的。请参阅有关资料,回答下列问题。 (1)动能定理、机械能守恒定律和能量守恒三大定律的适用范围相同吗?若不相同,请说出各自的适用条件。 (2)动能定理、机械能守恒定律和能量守恒的方程是矢量方程,还是标量方程? (3)动能定理和机械能守恒定律研究的对象相同吗? (4)用动能定理或机械能守恒定律解题时,解题方法能互换吗? (5)利用动能定理解题的优越性有哪些? 解答:(1)适用范围不相同。动能定理适用于所有物体做功,物体动能变化量等于所有合外力做功的代数和;机械能守恒定律只适用于仅有重力或弹力做功,其他力不做功,或其他力做功代数和等于零的情形,机械能守恒只是动能定理和能量守恒的一种特殊形态;能量守恒也适用于所有物体做功,能量既不会凭空消失,也不能凭空产生,它只能从一种形式转化为另一种形式,在任何转化过程中,能量总是守恒的。 (2)动能定理、机械能守恒定律和能量守恒都是从做功和能量转化的角度来研究物体在力的作用下运动状态的改变,表达式都是标量式。 (3)机械能守恒定律的研究对象为物体系,而动能定理的研究对象一般为单个物体,有时也可以是物体系。 (4)不一定能互换。凡是能用机械能守恒定律求解的问题,一般都能用动能定理求解,但是能用动能定理求解的问题,运用机械能守恒定律不一定能求解,这就是机械能守恒定律的“条件性”。当然有些问题既可以利用机械能守恒定律,又可用动能定理求解。 (5)应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程变化的影响。在考虑外力做功时,可以分段考虑,也可视全过程为一个过程;既能解决直线运动问题,又可解决曲线运动问题;既能处理匀变速运动问题,又能处理非匀变速运动问题。 知识链接:能量的观点是物理学中力学的三大基本观点之一,利用能量的观点解决问题是物理学中的重要方法。 主题2:做功与能量转化之间的关系 问题:(1)功是能量转化的量度,请具体说明: ①重力做功与哪种形式的能量变化对应。 ②弹簧弹力做功与哪种形式的能量变化对应。 ③除重力或弹簧的弹力以外的其他力做的功与哪种形式的能量变化对应。 ④合外力对物体做功与哪种形式的能量变化对应。 (2)动能定理仅是功与能量关系中的一类,但为什么动能定理显得格外重要? 解答:(1)①重力做功对应重力势能的改变。 WG=-ΔEp=Ep1-Ep2,重力做多少正功,重力势能减少多少;重力做多少负功,重力势能增加多少。 ②弹簧弹力做功与弹性势能的改变相对应。 W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2,弹力做多少正功,弹性势能减少多少;弹力做多少负功,弹性势能增加多少。 ③除重力或弹簧的弹力以外的其他力做的功与物体机械能的增量相对应,即W其他=ΔE。 除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少正功,物体的机械能就增加多少;除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少负功,物体的机械能就减少多少;除重力或弹簧的弹力以外的其他力不做功,物体的机械能守恒。 ④合外力对物体做功等于物体动能的改变。 W合=Ek2-Ek1,即动能定理。 (2)动能定理虽然仅是功与能量关系中的一类,但是它将合力的功与动能的变化联系了起来,而合外力、动能、速度等又是物理中非常活跃的因素,因此,动能定理就显得格外重要。 知识链接:功是过程量,能量是状态量,做功与能量转化之间的关系反映了过程与结果之间的联系。 拓展一、功和功率的计算 1.如图所示,一个与平台连接的足够长的斜坡的倾角θ满足sin θ=,一辆卡车的质量为1 t