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1、教育是一项良心工程第七章 机械能守恒定律 学习目标学习内容知识技能过程与方法情感态度与价值观追寻守恒量1了解“追寻守恒量”这一物理学的基本观点和思想2知道动能和势能的概念1通过伽利略的斜面实验，体会他所用的科学推理方法，了解能量概念的引入过程2体会“追寻守恒量”这种变化之中抓不变的研究策略1通过了解伽利略的科学贡献，培养勇于探索、尊重事实的科学态度2调查自己周围的各种机械功率，观察自己身边的事物，激发学习兴趣3通过实验，体会理论联系实际的重要性，培养科学探究的兴趣4在实验中，培养与他人合作的精神5体会能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的重大社会问题，树立科学的世界观、形成可持续发展的意识功
2、1知道功的概念，知道做功的两个不可缺少的因素掌握计算功的公式WFlcosa2知道功是标量，没有方向，理裨正功和负功的物理意义1通过实例，体会功和能量的关系2通过求任意角度力的功，体会分解法的应用以及特殊与一般的联系功率1理解功率的概念，能运用进行有关的计算2知道平均功率和瞬时功率的区别，理解公式pFvcosa的意义，能用它解释现象和进行计算3知道动力机械的额定功率和实际功率1与速度、加速度的定义方式相比较，体会利用比值定义物理量的研究方法2通过控制变量讨论发动机工作的不同情景，体会P、F、v三者间的关系重力势能1了解重力做功的特点2理解重力势能的概念知道重力势能的相对性知道重力势能是地球与物体
3、所组成的“系统”所共有的3掌握重力势能的变化和重力做功的关系在物体沿任意曲线运动的情况中，计算重力对物体做了多少功又一次用到了极限的思想，在这里进一步体会这种科学方法探究弹性势能的表达式1知道弹性势能的定义2知道弹力做功与弹性势能变化的关系在探究弹力做功表达式的过程中，体会类比法、图像法、以及极限的思想方法探究功和物体速度问的关系1了解实验要探究的内容，理解探究的思路和方法2掌握实验中平衡摩擦力的方法1体会利用实验探究物理规律的方法2通过探究功和物体速度间关系的过程，体会猜想验证、替代简化、图像法等研究方法续表学习内容知识与技能过程与方法情感态度与价值观动能和动能定理1理解动能概念会用动能的定
4、义式进行计算2理解动能定理，掌握运用动能定理解题的一般步骤3掌握计算总功的方法1通过实验探究和牛顿运动定律的推导，得到动能定理的过程，体会理论与实验相结合的研究方法通过动能的定义，体会科学的简单美2通过例题，对比运用牛顿运动定律和动能定理解题的过程和使用范围机械能守恒定律1会推导机械能守恒定律2掌握机械能守恒定律掌握机械能守恒定律的条件，知道机械能守恒与机械能不变的区别3掌握应用机械能守恒定律的解题步骤1通过推导机械能守恒定律，加深对这个定律的认识，提高推导论证的能力2通过应用机械能守恒定律解题比较与用牛顿运动定律、运动学公式解题的优越性，体会“追寻守恒”思想的简洁实验：验证机械能守恒定律1理
5、解实验原理、实验目的，知道实验步骤2会使用打点计时器会利用纸带测量、计算各点的速度，进而计算各点的动能3会确定重力势能的变化量1.通过实验中瞬时速度的测定，体会近似处理的方法2通过对数据处理和实验误差的分析，进一步体会机械能守恒的条件能量守恒定律与能源1了解发现能量守恒定律的历史2理解能量守恒定律的内容3了解各种能源和能量耗散通过了解能量守恒定律的发现过程，体会它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，体会科学的和谐美 学习指导一、本章知识结构(详见下页图)二、本章重难点分析1使用功的计算式WFlcosa，须注意的问题(1)公式的适用条件：公式WFlcosa只适用于：在所研究的过程中，大小和方
6、向均不变的恒力做功(2)某一个客观的运动，相对于不同的参考系，位移是不同的因此，对不同的参考系，同一过程中某力做功也会不同一般在中学物理中我们计算功都以地面为参考系，而不随便取其他物体为参考系例1 如图71所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力( )图71A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(3)使用公式WFlcosa时，应注意F与l必须具备同时性，即l必须是力F作用过程中物体的位移如果力消失后物体继续运动，力所做的功，就只跟力作用的那段位移有关，跟其
7、余的位移无关例2 一粒质量为m的钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中设泥潭对钢珠的阻力为f，钢珠在空中下落的高度为h1，进入泥潭后又下落了h2，然后停住则在钢珠下落的全过程中，重力所做的功等于_，钢珠克服泥潭阻力所做的功等于_(4)功是标量，没有方向公式WFlcosa中，F和l分别指“力的大小”和“位移的大小”，a角是“力的方向和位移方向的夹角”公式中F和l均取正值W是可正可负的，W的正负完全决定于cosa的正负，也就是a的大小不过W的正负并不表示功有方向，正功和负功仅表示力的不同的作用效果当0a90时，cosa0，意味着力F对物体充当动力，使物体加速运动，力F做正功当90a180时，c
8、osa0，意味着力F对物体充当阻力，阻碍物体运动，力F做负功2求变力做功的方法利用无限分割的思想，求变力做功如图72所示，一个物体在变力作用下做曲线运动，由O点运动到O点，我们可以把曲线分成很多小段，如图中AB小段、CD小段等，每小段都足够小，可认为是直线，且力的变化很小，可以认为是恒定的这样，对每小段来说，就可以用WFlcosa计算功所以求变力做功的方法是：把物体通过各个小段所做的功加在一起，就等于变力在整个过程中所做的功例如：物体在水平地面上沿曲线滑动，滑动摩擦力的大小不变，利用上述方法可求克服摩擦力所做的功Wfs，其中s为物体运动的路程图723平均功率与瞬时功率的计算平均功率： 瞬时功率
9、：PFvtcosq例3 质量为0.5kg的物体，从100m高处自由下落，在下落前3s内重力对物体做功_J，前3s内重力的平均功率是_W，第3s末重力对物体做功的瞬时功率是_W例4 质量为m的物体，沿倾角为a的光滑斜面，由静止开始下滑当物体下滑了距离s时，重力做功的瞬时功率为_4汽车的两种起动方式(1)以恒定的功率起动起动过程：P恒定、v增大F减小a减小当F减小到等于f时：Fminfa0，速度不再变化，达到最大值之后汽车以nm匀速运动(2)以恒定的牵引力起动(设额定功率为P额)起动过程：F恒定、v增大P实增大P实增大到与额定功率P额相等之后汽车在恒定的P额下继续加速，牵引力F不再保持恒定：F恒定
10、、v增大F减小a减小当F减小到等于f时：Fminfa0，速度不再变化，达到最大值，之后汽车以nm匀速运动例5 汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，所受阻力是车重的0.1倍，g10m/s2求：(1)若汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？(2)若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动，这一过程通过的位移是多大？用了多长时间？5动能定理(1)在中学阶段，动能定理中的研究对象为可当做质点的单个物体它不仅适用于物体在恒力作用下的运动，也适用于物体在变力作用下的运动；不仅适用于直线运动，也适用于曲线运动(2)公式中动能的变化DEk
11、是对一个过程中物体末态动能Ek2、初态动能Ek1相比较而言的，所以一定是DEkEk2Ek1DEk若为正值，则表示动能增大，DEk若为负值，则表示动能减小(3)W总是指在研究的过程中，物体所受到的各个力做功的代数和，也可以理解为合力对物体所做的功(4)在使用动能定理解题时，位移和速度要选择统一的参考系一般在中学物理中我们规定，都以地面为参考系(5)使用动能定理解题时的一般步骤：(a)明确研究对象(b)明确研究的运动过程，确定物体的初态动能Ek1和末态动能Ek2(c)分析物体的受力情况，判断各力是否做功，是做正功还是做负功，进一步求W总(d)根据动能定理列方程求解例6 质量为m的物体从距地面高H处
12、自由下落(不计空气阻力)，落至地面后，陷入沙坑的深度为h求物体在沙坑中所受到的阻力(设该过程中阻力大小不变)(请你分别用三种方法求解)方法一：用牛顿定律和运动学公式求解方法二：分过程用动能定理求解方法三：全过程用动能定理求解(6)可以利用动能定理求解某个力所做的功例7 一辆汽车，质量为m，它沿平直公路以恒定功率P0由静止开始运动经过时间t，汽车达到最大速度vmax，则此过程中阻力所做的功为_若此过程汽车的位移为s，则汽车所受阻力的大小为_(设汽车所受阻力恒定)例8 如图73所示，一个质量为m的小球，用长为l的轻绳在水平拉力F的作用下，从最低点A缓慢地移到B点，此时轻绳与竖直方向的夹角为q则在这
13、个过程中力F所做的功为多少？图736机械能守恒定律(1)机械能包括：动能、重力势能和弹性势能重力势能属于物体和地球组成的重力系统，弹性势能属于弹簧的弹力系统，所以，机械能守恒定律的适用对象是系统(2)机械能守恒的条件：在系统内，只有重力和弹力做功，其他内力和外力都不做功(3)使用机械能守恒定律解题的基本步骤：(a)明确研究对象(b)分析研究对象的受力及其做功的情况，判断是否满足机械能守恒的条件(c)确定研究过程，选择合适的零势能参考平面，分析物体在初、末状态时的动能和势能的情况(d)根据机械能守恒定律，列方程求解例9 一个物体从光滑斜面顶端由静止开始下滑，斜面的高为1m，长为2m，不计空气阻力
14、，物体滑到斜面底端时的速度是多大？(分别用三种方法求解)方法一：用牛顿定律和运动学公式求解方法二：用动能定理求解方法三：用机械能守恒定律求解7功能关系：功是能量转化的量度(1)合力的功是物体动能变化的量度：W总DEk(2)重力的功是重力势能变化的量度：WGDEp(3)弹簧弹力的功是弹性势能变化的量度：W弹DEp弹(4)除重力和弹簧弹力以外的其他力的功是机械能变化的量度：W其他力DE例10 一台起重机沿竖直方向以加速度a吊起一质量为M的重物在上升h高度的过程中( )A物体的重力势能增加了MghB物体的动能增加了MahC物体的动能增加了M(ga)hD物体的机械能增加了M(ga)h 探究实践做一做1估算自己上楼的功率，与其他同学比一比，看看谁的功率大想一想需要测量哪些物理量，才能计算出上楼的功率2估测自行车受到的阻力骑自行车时，如果停止蹬脚蹬(设此时的速度为v0)，由于受到阻力f的作用，自行车前进一段距离s后就会停下来根据动能定理有，可得实验中需测出人停止蹬脚蹬后自行车前进的距离s，自行车和人的总质量m，以及v0初速度v0可通过以下三种方法测得：(1)在停止用力前，尽可能使自行车做匀速直线运动，通过测量时间和距离，计算出平均速度，以它为初速度v0
