新人教高中物理必修2精品教案.docx
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新人教高中物理必修2精品教案
新人教高中物理必修2精品教案[整套]
第五章机械能及其守恒定律
第一节追寻守恒量
〖精讲细讲〗
〖答案〗下落的苹果：
苹果的势能转化为动能；
斜向上抛出的物体：
斜向上运动过程，动能转化为势能；斜向下运动过程，势能转化为动能。
〖总结〗本题主要考查动能和势能、可以相互转化，体现转化过程中的守恒思想。
〖变式训练1〗如图是上海“明珠线”某车站的设计方案。
由于站台建得稍高，电车进站时要上坡。
忽略斜坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？
〖例题2物体从弹簧正上方、距弹簧一定高度处自由下落，则：
A、物体刚接触弹簧时，物体的动能最大。
B、下降过程中动能先增大后减小。
C、下降过程中重力势能逐渐减小。
D
a刚加速度向下，物体做加速运动，速度增大，动能增大。
b时有最大速度，此时动能最大。
时，加速度向上，物体做减速运动，运动到最低点，速度为零，
d少到零，但都转化为弹性势能，总能量守恒。
〖答案〗BC
〖总结〗能量以不同的形式存在，在相互转化中，总能量是守恒的，若在分析问题时，发现能量不守恒，那么一定是漏掉了其他形式的能量。
〖变式训练2〗一物体沿某一斜面匀速下滑，在下滑过程中，动能不变，势能减小，你认为这种认识正确吗？
〖答案〗物体下滑时，受到摩擦力，产生热量。
机械能转化为内能，总能量守恒，因而这种认识不正确。
〖活学活练〗
〖基础达标〗
1、势能的定义：
的物体凭借其而具有的能量。
2、在雅典奥运会上，我国举重运动员取得了骄人的战绩。
在运动员举起杠铃
无
[知识精讲]
知识点1.功的概念
（1）定义：
一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就在
这段位移上对这个物体做了功。
（2）做功的两个不可缺少的因素是：
作用在物体上的力和物体在力的方向上发生的
位移。
[例1]下列有关功的一些说法中，正确的是:
A．力越大，其对物体做功就越多
B．位移越大，力对物体做功越多
C．物体受到力作用，力对物体做功
D．摩擦力可以对物体不做功
[思路分析]定位移大，功就大。
故A、B物体不做功。
故CD对。
[答案]D
[总结]
[变式训练1]用一水平力Fm的物体上，使物体由静止沿光滑水平面移动位移s，做功为12m的物体上，使物体由静止沿光滑水平面移动位移s，2m物体上，使物体由静止沿粗糙水平面移动位移sW1W2、W3三者关系正确为：
A．W1>W2>W3W1<W2<W3
C．W1=W2D．W1=W2=W3
[答案]D
:
W=FScosθ
（1）公式中F是物体受到的力且为恒力。
F为分力时Ｗ就是分力F做的功；F为
合力时，Ｗ为合力F做的功。
（2）公式中的位移S是指力的作用点的位移，若物体可看为质点时，则位移就是
指物体的位移。
（3）某力对物体所做的功，等于该力的大小、位移大小、该力与位移夹角的余弦
这三者的乘积。
跟物体是否还受其它力无关，跟物体运动状态无关。
（4）功Ｗ国际单位是焦耳（J）；F、S单位分别是N、m。
（5）计算功时一定要明确是哪个力对物体做功。
（6）功是标量无方向，但功有正负之分。
当0≤θ<π/2时，Ｗ>0,力对物体做正功
当π/2<θ≤π时，Ｗ>0，力对物体做负功，或称物体克服这个力做了功当θ=π/2时，Ｗ=0，力对物体不做功。
［方法总结］读题时必须分清是哪个力做的功，在解题时一定要注意题目中是求哪个力做的功，正确找出力F、位移x和夹角α的关系。
［变式训练2］如图所示，质量为m的木块相对静止在倾角为θ的斜面M上。
在水平推力F的作用下，木块随斜面一起水平匀速向左移动了距离s，则支持力和
ABCD
ABCD而所有“必然”的判断都是错误的。
例如图是甲、乙两条形磁铁，若使其同名
磁极相对，当甲固定而释放乙时，则作用力（磁力）对乙做功而对甲不做功。
故Ａ、
B、D均错；当把甲、乙两者都移近时，磁场对它们都做负功，Ｃ是正确的。
若使甲、乙质量相等且放在光滑水平面上由静止释放后经一段时间，甲乙位移大小相等，甲对乙作用力和乙对甲反作用力都做正功且功相等。
［答案］
Ｃ
［总结］一个力不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；均做负功。
[变式训练3]
A、动摩力阻碍物体的相对运动，所以一定做负功
B、
C、静摩擦力和滑动摩擦力不一定都做功
D、
[答案]C
[例4]小球上升的最大高度为h，空气阻力大小恒为f
A、零B、D、-4fh
[思路分析]都做负功，所
下fh＋（－fh）＝－2fh
=FScosθ可得Ｗf=0。
造成这一错误的原因是没有掌握Ｗ=FScosθ中的Ｆ必须为恒力。
本题小球在上升过程和下降过程中，力的方向和位移的方向都发生改变。
［变式训练４］物体以一定速度从斜面底端沿固定斜面向上运动，物体上升的最大高度为h，沿斜面运动的最大距离为Ｌ后又返回底端。
设摩擦力的大小为f，物体重力为G，则物体从底端沿斜面上升到又回到底端过程中：
A．重力对物体做的功为零
B．重力对物体做的功为Gh
C．摩擦力对物体做功为零
D．摩擦力对物体做功为-2fL
[答案]AD
[
[、[面上做匀速运动，根据力的平衡条件可得
斜面对木块的支持力F1为F1=mgcosα
斜面对木块的摩擦力F2为F2=mgsinα
支持力F1与位移l间的夹角为90º+α,则支持力做的功
W1=F1·l·cos（90º+α）=-mglcosαsinα
摩擦力F2与位移的夹角为α,则摩擦力F2做功
W2=F2·l·cosα=mglcosαsinα
重力与位移夹角为90º,则重力做的功
WG=mg·l·cos90º=0
合力做的功等于各个力做功的代数和,即
W=W1+W2+WG=-mglcosαsinα+mglcosαsinα+0=0
[总结]斜面对物体的弹力有的做功、有的不做功，关键在于物体在这个弹力的方向上是否有位移。
不能简单的说斜面的弹力对物体不做功。
另外，求合力功时，可以先求合力F合，再利用W=F合lcosα求合力功[变式训练5]质量m=3kg沿动摩擦因数
的斜面向下移动距离为s=2m=30º。
求各个力对物体所做的功，以及各力对物体所做的总功。
（取）
[答案]重力做功30J，拉力做功20J，-30J（负功）；总功为20J。
［难点精析1］
力对物体做力是指;,是指施力物体对受力物体的所有力做功的总和.
［例,m的木块,放在倾角为α的粗糙斜面体上,当斜面与h,求
（1）斜面对木块的弹力和摩擦?
（2）斜面对木块做的功为多少?
［思路分析］
（1）根据木块的平衡条件求出弹力和静摩擦力的大小,再求出各力与
位移的夹角,由功的计算公式求它们的功;
（2）斜面对木块做的功是斜面对木块的作用力:
弹力和摩擦力做功的总和.
［答案］
（1）对木块m,受力分析如图:
在x方向上:
fcosα=Nsinα①在y方向上:
fsinα+Ncosα=mg②由①、②得N=mgcosα；f=mgsinα弹力N与位移夹角为α，则弹力做功为：
WN=Nhcosα=mghcos2α
静摩擦力f与位移夹角为900-α，则摩擦力做功为：
Wf=fhcos（900-α）=mghsin2α
（2）斜面对木块做的功：
W=WN+Wf=mghcos2α+mghsin2α
［方法总结］N与静
摩擦力f再由公式W=FScosα［误区警示］
（1不做功。
（2（3
1、本题中若使斜面与木块保持相对静止，沿竖直向上的方向以
加速度a向上运动距离为h，再求
（1）、
（2）两问。
［答案］
（1）对m受力分析如图：
在x方向上:
fcosα=Nsinα①
在y方向上:
fsinα+Ncosα-mg=ma②
由①、②得N=m（g+a）cosα；
f=m（g+a）sinα
则弹力做功为：
WN=Nhcosα=m（g+a）hcos2α
则摩擦力做功为：
Wf=fhcos（900-α）=m（g+a）hsin2α
（2）斜面对木块做的功：
W=WN+Wf=m（g+a）hcos2α+m（g+a）hsin2α=m（g+a）h
［内容延伸］2a=g加速运动，运动了距离h，再求
（1）、
（2）问。
［答案］竖直向下以重力加速度
［变式训练6］质量为gm的粗糙
A、若
B、若斜面向左以加速度a
maL。
C、若-mgL。
D、若L，斜面对木块做功m（g+a）L。
［答案］W=FScosα
中位移的意义是指力的作用点的位移，若Scosα是力F方向上的位移。
F=20N的水平恒力通过定轻滑轮拉动物体，物体沿水平面前进了s=1m的距离，求此过程中力F对物体所做的功。
（不计滑轮摩擦及滑轮的重力）
［思路分析］明确位移s是力F作用点的位移，由公式W=FScosα计算。
［答案］解法一（公式法）前进的距离为1m，则力的作用点沿此力的方向移动的位移为2m；故W=Fs=20×2J=40J
［方法总结］在功的计算公式W=FScosα
中，位移应理解为力的作用点的位移。
［例8］如图所示，用大小不变的力F通过定滑轮拉着物体在光滑水平面上运动，与水平面间的夹角为β，已知图中的高度是h，求绳的拉力
T对物体所做的功？
（假设绳
的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计）
［思路分析］本题中，显然F与T大小不变，但方向时刻在改变，在题设条件下，人的拉力F对绳的端点做的功就等于绳的拉力TF的大小和方向都不变，因此只要计算恒力F
［答案］WT=Fh（1/sinα-1/sinβ）
［综合拓展1］求总功不能用外力的合力来求，而
［例9］质量为4kg1。
8m高处由静止开始做自由落体运动，0。
400N，试求整个
W1=4×10×（1。
8+0。
2）J=80J
W2=-fd=-400×0。
2=-80J
整个过程中铅球所受外力对它做的总功为：
W=W1+W2=0
［总结］铅球下落过程中，在不同阶段受到的外力不同，所以求总功不能用外力的合力来求，而应先求出各力所做的功，再求功的代数和。
［变式训练9］质量m=10kg的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦
因数μ=0。
4，今用F=50N的水平恒力作用于物体上，使物体由静止开始做匀加速直线运动，经过时间t=8s后撤去力F，求：
物体从开始运动的前9s内合外力对物体做的总功？
［答案］80J
综合拓展2］做功与运动学、动力学知识的结合。
恒力F的功的公式W=FScos
N
μ。
的数据，其实不然，细心的读者可以看出s=6m≤L，是上述解答不可缺少的条件。
如果s＞L，则物体速度尚未增加到与传送带速度相同，就已到达N端，摩擦力所做功就不再是Fs，而应改为FL了。
［误区警示］摩擦力方向上的位移是s=6m，物体的位移为L=10m。
所以求物
体由M到N处，摩擦力做功W=Fs中的s应用摩擦力方向上的位移s，而不能用物体的位移L计算。
［变式训练10］如图所示，水平的传送带以速度v=8m/s顺时针运转，两传动轮M、N之间的距离为L=6m，若在M轮的正上方，将一质量为m=3kg的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0。
4，在物体由M处传送到
C、合外力对物体不做功，物体必定做匀速直线运动。
D、恒力对物体做功，与物体运动路径无关，只与始末位置有关。
4、关于滑动摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是：
A、滑动摩擦力总是做负功。
B、滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功。
C、静摩擦力对物体一定做负功。
D、静摩擦力对物体总是做正功。
5、关于功，下列说法中正确的是：
A、静摩擦力总是不做功。
B、滑动摩擦力总是做负功。
C、力对物体不做功，物体一定静止不动。
D、物体在运动过程中，若受力的方向总是垂直于速度方向，此力不做功。
6、用绳子拴一物体悬挂，当悬点以加速度a＜g并通过一段距离，作用在物体上的各力做功的情况是：
A、重力做负功，绳子拉力做正功，合外力做负功。
B、重力做正功，绳子拉力做负功，合外力做正功。
C、重力做正功，绳子拉力做负功，合外力不做功。
D7、用水平恒力F作用在质量为M的物体上，向移动距离s，恒力做功为W1m（m<M）的物体s,W2,则两次恒力做功的关系是:
A、W1＞W2B、W1＜W2D、无法判断
8F12F1对
物体做功3J，F2和F2的合力对物体做功：
A、1JB、5J
9a向下做减速运动时，作用
A
B
CD
A、B两木块，质量相等均为m，A
间动摩擦因数为μ在水平恒力F的作用下，A和B一起沿水平面移s，A与B始终保持相对静止，则在此过程中B对A的摩擦力所做的功为：
A、0B、FsC、Fs/2D、μmgs
二、填空题：
11、用F=40N的水平推力将质量为m=3kg的物块沿倾角为370的斜面向上推
移s=2m，若μ=0。
1，在这一过程中，力F做的功为；
为
2）
2）
15、质量为10kg的物体与水平面间的动摩擦因数是0。
2，在大小为80N的力
作用下前进了40m。
求下列两种情况下物体所受的各力分别做了多少功？
（g=10m/s2）
（1）力与水平方向成300角斜向上拉物体。
（2）力与水平方向成300角斜向下推物体。
［能力提升］
一、选择题：
施面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力：
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。
5、起重机吊钩下挂一质量为m的水泥袋，如果水泥袋以加速度a匀减速下降
了距离h，则水泥袋克服钢索的拉力所做的功为：
A、mghB、m（g-a）hC、m（g+a）hD、m（a-g）h
8、质量为1kg的物体从足够高处自由落下，g取10m/s2，在下落3s的时间；在下落过程中的第3s。
三、计算题：
9、如图所示，力F=100N通过动滑轮将质量为18kg的重物提高1m（g=10m/s2），
问：
（1）F做了多少功？
（2）重物的重力做了多少功？
10
来静止的物体，以大小为a=2m/s23s内力F做的功？
11F=10N水平向右的力推动，运动5m
但大小不变，一直把物体推回原处，试计算力F的功？
m=2kg的物体，受到与水平方向成370角斜向上方
F1=10N，在水平地面上移动的距离s=2m。
物体与地面间的滑动摩擦力F2=4。
2N，求外力对物体所做的总功？
13、质量为2kg的物体，受到24N竖直向上的拉力，由静止开始运动，经过5s，
求5s内拉力对物体所做的功是多少？
15
第3节功率
[精讲精析]
[知识精讲]
知识点1.功率
（1）定义:
功W跟完成这些功所用的时间t.
（2）公式P=W/t
说明:
此公式是功率的定义式,
（3）单位:
在国际单位制中,,,符号是W.
（4）物理意义:
它由物体做的功与做这
些功所需的时间决定,.只是在做功时间相
同的情况下,
注意
（1）功（W）（W/t）,实际上是平均功率的的概
念,.若要表示t时刻的瞬时功率,则在tΔt,与用这段时间所完成的功
ΔW与Δt
（2）αα
;v表示速度，α表示F与v方向的夹角.:
若为某一恒力,速度v大小和方向不变时,平均功率和瞬时功率相同为某一恒力,速度方向不变而大小变化，某一段时间内平均速度为
则P=FVcosα求得这一段时间内的平均功率
若F为某一恒力,某一时刻速度为v,则P=Fvcosα求得这一时刻的瞬时
功率
d.若某一时刻力为F,速度为v,两者夹角为α,则P=Fvcosα求得这一时
刻的瞬时功率
e.若F与v夹角α=0时,公式变为P=Fv
（3）额定功率和实际功率
额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明.
机
器工作时,必须受额定功率的限制。
发动机的输出功率（即实际功率）,可以小于额定功率，有时实际功率也会略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率.
例1.如图所示,倾角为30º,长度为10cm的光滑斜面。
一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑,
求物体滑到斜面低端时重力做功的瞬时功率是多少？
整个过程中重力做功的平均功率是多少?
（g取10m/s2
[思路分析]先受力分析，由牛顿第二定律求出物体
运动的加速度，从而求出物体到达低端时速度的大小和方向，由公式P=Fvcosα求得.物体下滑时做匀加速直线运动，受力情况如图所示.由牛顿第二定律F=ma得物体的加速度a=Gsinα2下滑到低端时的速度×10×1/2J=60J
[[计算,当[,滑行距[f不变,由于牵引力F=P/v随v增大,F减小.根据牛顿第二定律a=（F-f）/m=P/mv-f/m,当速度v增大时,加速度a减小，其运动情况是做加速度减小的加速运动。
直至F=F’时,a减小至零,此后速度不再增大，速度达到最大值而做匀速运动，做匀速直线运动的速度是
vm=P/f,下面是这个动态过程的简单方框图
当a=0时
即F=f时保持vm匀速达到最大vm
,
变加速直线运动
匀速直线运动
这一过程的关系可由右图所示注意:
中的仅是机车的牵引力,而非车辆所受的合力,这一点在计算题目中极易出错.
实际上,飞机’轮船’和运动阻力f两个因素的共同制约,而且阻力会随着运动速度的增大而增大.因此,,除想办法提高发动机的额定功率外,的流线型设计不仅为了美观,
[例2]一汽车的额定功率为P0=100KW,m=10倍,取
1.vm②当速度v=1m/s时,汽车加速
度为少?
③加速度?
g=10m/s
2.,求其匀加速运动的最长时间?
[思路分析]1.,达到最大速度时,阻力与牵引力相等,依题,所以
vm0v1时,汽车牵引力为F1
2F1=P110N5
a1
a1=（F1-0.1mg）/m=90m/s2③汽车加速度a2=5m/s时,汽车牵引力为F2
F2-0.1mg=ma2F2=6×1042N
汽车速度v2=P0/F2=1.67m/s
3.汽车匀加速起动时的牵引力为:
4.F=ma+f=ma+0.1mg=（10×10×0.5+10×10×10）N=1.5×10N
达到额定功率时的速度为:
vt=P额/F=6.7m/s
vt即为匀加速运动的末速度,故做匀加速运动的最长时间为:
t=vt/a=6.7/0.5=13.3s
[答案]1①vm=10m/s②a1=90m/s③v2=1.67m/s
2.t=13.3s
[总结]⑴机车起动过程中,发动机的功率指牵引力的功率,是该机器正常工作时的最大输出功率,取值.所以,,
所以要提高最大速度,,需要大功率发动机的原因.此外,⑶本题涉及两个最大速度:
v1,另一个是
,在匀加速
由此可知,v2>v1
[变式训练2]60kw,汽车质量为5t,运动中所受阻力的大小
（1）?
当汽车以
?
0.5m/s2启动，则这一过程能维持多长时间?
这一
?
[2
（2）16s,4.8×105J
[[例3]380kg,所用水需从14m深的井里抽取,则水泵的额定功率至少是多少?
（保留整数）
[思路分析]机器抽水是连续的,我们可以取一段时间（如1分钟）分析，在此时间内把380kg的水升高14m.
解：
在1分钟内，水泵克服水的重力做功为：
W=mgh=380×9.8×14J=52136J
故水泵功率P=W/t=52136/60W=868.93W≈869W
2334
[答案]869W
[方法总结]本题创新之处在于出题的立意新，对于抽水这样一个实际问题要进行合
理的抽象，建立一个简单、合理的模型，即连续的水流可等效为质点处理。
[变式训练3]进行灌溉可以使用“水枪”。
一块半径为12m的农田，每分钟消耗灌
溉用水80kg，水枪安装在地面上，所用的水是从4m深的井里抽取出来的。
则：
计算把水从井里抽取上来所需的功率？
[答案]P=52.3W
[例4]人的心脏每跳一次大约输送8×10-5m3的血液，正常人血压血液的压强）的平均值为1.5×104Pa，心跳约每分钟70平均功率约为
[思路分析]这类问题主要是物理模型的建立，体模型或圆柱体模型即可。
位移为该正方体的边长L，则P=W/Δt=FL/Δt=PLΔt=1.5×10×8×10×70W/60=1.4W
[答案]1.4
[方法总结]上面的解答对此作了简化处理。
用物的模型，把实际
[变式训练4]50kg,他一分钟跳180
次,2/5,则该?
（g=10m/s）
[答案[,公式P=W/t或P=Fvcosα.物理规
高考中理论联系实际,题型联系实际,多,体现高考创新意识.
[例,我们常常能看到一种精彩的水上运动-滑水板,如图所示,运
脚踏板倾斜滑板在水上匀速滑行.设滑板是光滑的,滑板的触水面积为S,滑板与水平方向的夹角θ（滑板前端抬起的角度）,水的密度为D.理论研究表明:
水对滑板的作用力大小为FN=DSvsinθ,式中的v为快艇的牵引速度.若人的质量为m,写出快艇在上述条件下对运动的牵引力功率p的表达式.
[思路分析]由图分析可知FNcosθ
=mg
222524
DSv2sinθcosθ=mg
v=1/sinθ·（mg/DScosθ）①
牵引力功率为P=FTv=mgtanθ·v②
解①、②得P=mg/cosθ（mg/DScosθ）
t
[答案]P=mg/cosθ（mg/DScosθ）1/21/21/2
[方法总结]本题涉及的问题情景是“快艇滑水”,解题时应注意知信息:
“水对板的作用力大小为FN=DSvsinθ”,研究对象正确受力分析图即能求出P的表达式.
[]
[基础达标]
1.关于功率,下列说法正确的是A.由P=W/t可知,只要知道W
B.由P=Fv可知,
C.由P=Fv可知,
D.当汽车P一定时
2）
A．
B．功
C．由
3）
A
B．汽
C．汽车加速行使时，牵引力减小，速度增大
D．当牵引力等于阻力时，速度达到最大值
4．汽车从静止开始能保持加速度a做匀加速运动的最长时间为tm，此后汽车的运动情况是（）
A．加速度为零，速度恒定
B．加速度逐渐减小直到为零，速度逐渐增大直到最大值后保持匀速
22
C．加速度逐渐减小直到为零，速度也逐渐减小直到为零
D．加速度逐渐增大到某一值后不变，速度逐渐增大直到最后匀速
5．质量为m的物体，自由下落1s末及5s末重力的瞬时功率之比为（）
A、1：
6B、1：
2。
5C、1：
5D、1：
25
6、一质量为m的物体，从倾角为θ的光滑斜面顶端由静止下滑，下滑时离地面的高度为h，如图所示，当滑到斜面底端是重力的瞬时功率为：
7A8AC9A1011末（g
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