您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 机械/模具设计 > 第五章机械能及其守恒定律复习教案
-1-第五章机械能及其守恒定律(复习)★新课标要求1、运用能量的观点分析解决有关问题时,可以不涉及过程中力的作用细节。2、功和能量转化的关系不仅为解决力学问题开辟了一条新的重要途径,同时它也是分析解决电磁学、热学等领域中问题的重要依据。3、高考对本章考查的热点包括功和功率、动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒定律。考查的特点是灵活性强、综合面大,能力要求高。★复习重点功和功率、功和能的关系(重力作功和重力势能的关系、动能定理)、机械能守恒定律的应用。★教学难点功和能的关系(重力作功和重力势能的关系、动能定理)、机械能守恒定律的应用。★教学方法:复习提问、讲练结合。★教学过程(一)投影全章知识脉络,构建知识体系(二)本章要点综述Ⅰ功和功率:1、功:功的计算公式:做功的两个不可缺少的因素:(1)力;(2)在力的方向上发生的位移;功是标量、是过程量。-2-注意:当=时,W=0。例如:线吊小球做圆周运动时,线的拉力不做功;当时,力对物体做负功,也说成物体克服这个力做了功(取正值)2、功率:定义:文字表述:_________________________________________________;公式表示:_________________;物理意义:___________________________;国际单位:__________;其他单位:1千瓦=1000瓦特。其他计算公式:平均功率_____________________;瞬时功率_____________________。额定功率是发动机正常工作时的最大功率;实际输出功率小于或等于额定功率。Ⅱ重力势能和弹性势能:1、重力势能:(1)重力做功的特点:重力对物体做的功只跟起点和终点的位置有关,而跟物体的运动的路径无关。(2)重力势能的定义:文字表述:_____________________________________________;公式表示:_____________________________________________性质:重力势能是标量、状态量、相对量。当物体位于所选择的参考平面(零势面)的上方(下方)时,重力势能为正直(负值)。但重力势能的差值与参考平面的选择无关。重力势能属于物体和地球组成的系统。(3)重力势能与重力做功的联系:重力做的功等于物体的重力势能的减小,即WG=mgh1—mgh2;如重力做负功,即mgh1mgh2,重力势能增加。2、弹性势能:定义:文字表述:______________________________________________;性质:弹性势能是标量、状态量。注意:弹性势能EP的大小与弹簧的伸长量或者压缩量l的大小有关,对于同一根弹簧,弹簧的伸长量或者压缩量l越大,弹性势能EP越大。弹性势能与弹力做功的联系:弹力做的功等于弹簧的弹性势能的减小。Ⅲ动能和动能定理:1、动能:定义:文字表述:________________________________________________;公式表示:___________________。性质:动能是标量。注意:动能没有方向,不要把速度的方向误认为是动能的方向。动能是状态量、动能是相对量,同一物体相对于不同参照物其动能可能不同。2、动能定理:文字表述:____________________________________________________;公式表示:W=EK2-EK1;讨论:当W0时,EK2EK1,动能增大;当W0时,EK2EK1动能减小;当W=0时EK2=EK1动能不变。-3-注意:(1)功和能是两个不同的概念,但相互之间有密切的联系,这种联系体现于动能定理上,外力对物体做的总功等于物体动能的增量,一般来说,不是等于物体动能的本身。(2)外力对物体所做的总功等于物体受到的所有外力的功(包括各段的运动过程)的代数和。(3)适用对象:适用于单个物体。Ⅳ机械能守恒定律:内容:_____________________________________________________________________;条件:只有重力(或弹力)做功,其他力不做功。这里的弹力指研究弹性势能的物体(如弹簧)的弹力,不是指通常的拉力、推力。不能误认为“只受重力(弹力)作用”。表达式:E2=E1。注意:(1)研究对象是系统;(2)分清初、末状态。推导:应用等量转换法,根据动能定理WG=EK2-EK1推出EK2+EP2=EK1+EP1重力做功与重力势能的关系WG=EP1-EP2(即E1=E2)(三)本章专题剖析1、功的计算方法:(1)W=FScosθ,该方法主要适用于求恒力的功;(2)W=Pt,该方法主要适用于求恒定功率时牵引力做功;(3)用动能定理求功,如果我们所研究的多个力中,只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易计算,研究对象本身的动能增量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功;(4)利用功是能量转化的量度求,如果物体只受重力和弹力作用,或只有重力或弹力做功时,满足机械能守恒定律。如果求弹力这个变力做的功,可用机械能守恒定律来求解。【例题1】如图所示,质量m为2千克的物体,从光滑斜面的顶端A点以v0=5m/s的初速度滑下,在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零,已知从A到B的竖直高度h=5米,求弹簧的弹力对物体所做的功。解析:由于斜面光滑,机械能守恒,但弹簧的弹力是变力,弹力对物体做负功,弹簧的弹性势能增加,且弹力做的功的数值与弹性势能的增加量相等。取B所在水平面为零参考面,弹簧原长处D点为弹性势能的零参考点,则状态A:-4-EA=mgh+mv02/2对状态B:EB=-W弹+0由机械能守恒定律得:W弹=-(mgh+mv02/2)=-125(J)。【例题2】质量为4000kg的汽车,由静止开始以恒定的功率前进,它经3100秒的时间前进425m,这时候它达到最大速度15m/s。假设汽车在前进中所受阻力不变,求阻力为多大。分析:汽车在运动过程中功率恒定,速度增加,所以牵引力不断减小,当减小到与阻力相等时速度达到最大值。汽车所受的阻力不变,牵引力是变力,牵引力所做的功不能用功的公式直接计算。由于汽车的功率恒定,汽车功率可用P=Fv求,速度最大时牵引力和阻力相等,故P=Fvm=fvm,所以汽车的牵引力做的功为W汽车=Pt=fvmt根据动能定理有:W汽车—fs=mvm2/2,即fvmt-fs=mvm2/2代入数值解得:f=6000N。2、机械能守恒定律的应用应用机械能守恒定律的基本思路:应用机械能守恒定律时,相互作用的物体间的力可以是变力,也可以是恒力,只要符合守恒条件,机械能就守恒。而且机械能守恒,只涉及物体系的初、末状态的物理量,而不须分析中间过程的复杂变化,使处理问题得到简化。应用的基本思路如下;(1)选取研究对象----物体系或物体。(2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力,做功分析,判断机械能是否守恒。(3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初、末态时的机械能。(4)根据机械能守恒定律列方程,进行求解。-5-【例题3】在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g=10m/s2,求小球落地速度大小。引导学生思考分析,提出问题:(1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动,现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题?(2)小球抛出后至落地之前的运动过程中,是否满足机械能守恒的条件?如何应用机械能守恒定律解决问题?归纳学生分析的结果,明确:(1)小球下落过程中,只有重力对小球做功,满足机械能守恒条件,可以用机械能守恒定律求解;(2)应用机械能守恒定律时,应明确所选取的运动过程,明确初、末状态小球所具有的机械能。例题求解过程:取地面为参考平面,抛出时小球具有的重力势能Ep1=mgh,动能为20121mvEk落地时小球的重力势能为0pE,动能为2221mvEk根据机械能守恒定律E2=E1,得mgh+2021mv=221mv落地时小球的速度大小为v=25m/s(四)课堂练习1、有三个质量都是m的小球a、b、c,以相同的速度v0在空中分别竖直向上、水平和竖直向下抛出,三球落地时A.动能不同B.重力做功不同C.机械能相同D.重力势能变化量不同2、如图,小球自a点由静止自由下落,到b点时与弹簧接触,到c点时弹簧被压缩到最短,若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由a→b→c的运动过程中A.小球和弹簧总机械能守恒B.小球的重力势能随时间均匀减少C.小球在b点时动能最大D.到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量5、将一物体以速度v从地面竖直上抛,以地面为零势能参考面,当物体运动到某高度时,它的动能恰为重力势能的一半,不计空气阻力,则这个高度为A.v2/gB.v2/2gC.v2/3gD.v2/4g参考答案-6-1、C2、AD3、C★课余作业复习本章内容,准备章节过关测试。
本文标题:第五章机械能及其守恒定律复习教案
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2189455 .html