高一物理最新教案第七章机械能教案 精品Word下载.docx
《高一物理最新教案第七章机械能教案 精品Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理最新教案第七章机械能教案 精品Word下载.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
问题一：
物体ｍ在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s如图甲所示，求力F对物体所做的功。
问题二：
物体ｍ在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物体所做的功。
果把F沿两个方向分解：
即跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如图所示：
所以：
W＝Fscosα
W
力对物体所做的功
焦耳（J）
F
物体所受到的力
牛（N）
s
物体所发生位移
米（m）
α
力F和位移之间的夹角
讨论：
两个图中力F和位移s之间的夹角是多大?
力F和位移s之间的夹角为０°
≤α≤１８０°
（2）正功和负功：
①出示下列表格：
②功的正负由什么决定？
当一个力对物体做负功时，我们往往说成物体克服这个力做功。
例如：
一个力对物体做了－6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。
③功是一个标量。
物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢?
（3）几个力对物体所做总功的求解方法：
问题：
一个物体在拉力F１的作用下，水平向右移动位移为s，则：
物体受到哪些力的作用？
各个力对物体做的功是多少?
各个力对物体所做功的代数和如何？
讨论后小结方法：
a．求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和。
b．求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。
三、巩固练习：
1．如图所示，质量ｍ＝２kg的物体在水平地面上，受到与水平面成θ＝37°
，大小F1＝10Ｎ的拉力作用，移动的距离s＝2ｍ，已知：
物体与地面的滑动摩擦因数μ＝0.3，ｇ为10ｍ/s2求：
①拉力F１对物体所做的功。
②摩擦力F２对物体所做的功。
③重力G对物体所做的功。
④弹力F３对物体做的功。
⑤合外力对物体所做的总功。
2．一质量为2kg的物体，放在倾斜角为300的斜面上，给物体施以沿斜面向上的大小为20N的拉力作用下沿斜面向上作a=2m/s2的匀加速运动。
求物体上滑5m的过程中，各个力对物体做功分别为多少？
总功为多少？
（ｇ为10ｍ/s2）
四、小结：
1.功的求解公式W＝Fscosα.其中α指的是F和s之间的夹角。
2.功是一个可以有正负的标量，它的正负是由cosα的正负决定的。
3.求解力对物体所做总功的两种方法。
五、作业：
（一）课本Ｐ137练习一
2功率
一、知识目标：
1.知道功率的定义、定义式、单位
2.理解平均功率和瞬时功率
3.理解功率的导出式P＝F·
ｖ的物理意义，掌握其用法
1.学会求解各种不同的功率
2.运用功率的不同表达公式分析和解决动力机械的运动问题
1.理解功率的概念。
2.知道功率的公式及其计算。
功率的求解公式Ｐ＝Fｖ的意义和应用
电教法、理论联系实际归纳法
投影仪、投影片、课件
一、复习导入：
功的定义、公式W＝Fscosα及正、负功的含义。
①一台起重机在1分钟内把1吨的货物匀速提到预定的高度。
②另一台起重机在30秒内把1吨的货物匀速提到相同的高度。
比较两起重机对物体做了功。
完成这些功所用的时间。
力对物体做功有快慢之分，今天我们就来学习表示物体做功快慢的物理量。
二、新课教学：
1、功率：
①功率是表示物体做功快慢的物理量。
②类比（运动快慢）得到功率的公式：
Ｐ＝
③单位：
国际单位：
瓦（W），常用单位千瓦（ｋW）１kW=1000W１W=１J/s
一个物体在F的作用下，在时间ｔ内发生的位移为s，已知作用力F的方向和位移方向相同，求：
力F的功。
（Ｐ＝F·
ｖ）
2、平均功率Ｐ＝Fｖ（ｖ是平均速度）
瞬时功率Ｐ＝Fｖ（ｖ是瞬时速度）
训练：
质量ｍ＝3kg的物体，在水平力F＝6Ｎ的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间ｔ＝3s，求：
①力F在ｔ＝3s内对物体所做的功。
②力F在ｔ＝3s内对物体所做功的平均功率。
③在3s末力F对物体做功的瞬时功率。
三、公式Ｐ＝Fｖ的应用和讨论：
a.当P一定时，F和ｖ有什么关系?
b.当F一定时，P和ｖ有什么关系?
c.当ｖ一定时，F和P有什么关系?
当汽车以恒定功率上坡时，司机常用换档的方法来减小速度，为什么?
汽车上坡时，要保持速度不变，就必须加大油门，为什么?
起重机在竖直方向匀速吊起某一重物时为什么发动机输出的功率越大，起吊的速度就越大?
三、例题：
1．汽车发动机的额定功率为60ｋW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的０.１倍，ｇ取10ｍ/s2，问：
①汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?
②若汽车保持以0.5ｍ/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?
a↓
四、小结：
1.功率是表示物体做功快慢的物理量、单位有W、ｋW、1ｋW＝103W
2.功率的求解公式有：
Ｐ＝Fｖ
其中
和Ｐ＝Fv可用来求解平均功率，而Ｐ＝Fｖ也可用来求解瞬时功率。
3.要会用Ｐ＝Fｖ分析汽车的两种起动过程。
（一）课本P139练习二
六、训练题：
1．质量为ｍ的物体自高处自由落下，时间ｔ内重力的平均功率为_____，t秒末重力的瞬时功率为_____。
2．设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比.如果飞机以速度ｖ匀速飞行时其发动机的功率为P，则飞机以2ｖ的速度匀速飞行时其发动机的功率为_____。
3．物体A、B质量相同，A放在光滑的水平面上，B放在粗糙的水平面上，在相同的力F作用下，由静止开始都通过了相同的位移s.那么：
（）
A.力F对A做功较多，做功的平均功率也较大
B.力F对B做功较多，做功的平均功率也较大
C.力F对A、B做的功和做功的平均功率都相同
D.力F对A、B做功相等，但对A做功的平均功率较大
4．起重机的钢绳吊着物体由静止开始竖直向上运动，先以加速度a（a<
g）加速运动再匀速运动，最后减速运动到静止，则关于各段运动中绳的拉力的平均功率，下列说法中正确的是：
A.第一段平均功率最大B.第二段平均功率最大
C.第三段平均功率最小D.第一段平均功率最小
5．跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量是50kg，他1分钟跳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的
，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少瓦?
（ｇ取10ｍ/s2）
6．在20ｍ高处以大小相等的初速度ｖ０＝20ｍ/s将三个质量均为0.1kg的小球a、b、c分别竖直上抛、平抛和自由落下，从抛出到落地的全过程中，求重力对三球做的功和平均功率（不计空气阻力，ｇ＝10ｍ/s2）
功和功率习题课
1．能正确运用功和功率的公式，计算各力做功及功率的大小
2．掌握合力做功的两种计算方法。
会分析汽车的两种起动方式
功和功率的计算；
汽车的两种起动方式中功、功率和运动情况的分析
功和功率的计算，汽车的两种起动方式的运动分析
讲练结合
一、复习：
1．功：
W＝Fscosα
2．功率：
练习：
一、选择题：
1.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上.从t=0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t=t１时刻力F的功率是：
A.
B.
C.
D.
2.如图所示，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：
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
3.如图7—4所示，用轻绳悬挂一小球，将小球拉至如图所示的水平位置，然后放手使小球从静止开始向下摆动，在小球摆向最低点的过程中，重力对小球做功的功率：
A.保持不变B.不断变大
C.不断变小D.先变大，后变小
4.一物体静止在光滑水平面上，先对物体施一水平向右的恒力F１，经ts后撤去F１，立即再对它施一水平向左的恒力F２，又经tｓ后物体回到出发点.在这一过程中，F１、Ｆ２分别对物体做的功W１、Ｗ２间的关系是：
A.Ｗ２＝Ｗ１B.Ｗ２＝２Ｗ１C.Ｗ２＝３Ｗ１D.W２＝５Ｗ１
5.一架自动扶梯以恒定的速率v１运送乘客上同一层楼，某乘客第一次站在扶梯不动，第二次以相对于扶梯的速率v２匀速上走，两次扶梯运客所做的功分别为W１和W２；
牵引力功率分别为P１和P２，则：
A.Ｗ１＜Ｗ２，Ｐ１＜Ｐ２B.Ｗ１＜Ｗ２，Ｐ１＝Ｐ２
C.W１＝Ｗ２，Ｐ１＜Ｐ２D.Ｗ１＞Ｗ２，Ｐ１＝Ｐ２
6.关于汽车在水平路上运动，下列说法中正确的是：
A.汽车启动后以额定功率行驶，在速率未达到到最大以前，加速度是在不断增大的
B.汽车启动后以额定功率行驶，在速度未达到最大以前，牵引力，应是不断减小的
C.汽车以最大速度行驶后，若要减小速度，可减小牵引功率行驶
D.汽车以最大速度行驶后，若再减小牵引力速率一定减小
图7—5
7.汽车在水平路面上从静止开始做匀加速运动，到t１ｓ末关闭发动机做匀减速运动,到t２ｓ末静止，其速度——时间如图所示，图中内角α＜β，若汽车牵引力做功为W做功的平均功率为P；
汽车加速和减速过程中克服摩擦力做功分别为W１和W２，平均功率的大小分别为P１和P2，则下述结论正确的是：
A.Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２B.Ｗ１＞Ｗ２
C.P=P１＋Ｐ２D.Ｐ１＝Ｐ２
二、填空题：
8.如图7—6所示，一物体质量m=2kg，放在光滑水平面上，在恒定的牵引力F的作用下，由位置A直线运动到位置B，已知vＡ＝１m/s，vＢ＝４m/s，θ＝60°
在这个过程中，牵引力对物体做的功是Ｊ，其冲量大小为Ｎ·
s.
三、计算题
9.一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆形轨道作特技表演如图7—8所示，已知车运动的速率恒为20m/s，人和车的总质量为200ｋｇ，轮胎与轨道间的动摩擦因数μ＝0.1，摩托车所受摩擦力按滑动摩擦力计算，车通过最低点A时发动机功率为12ｋＷ，求车通过最高点B时发动机的功率.（g=10m/s2）
10.质量为m的集装箱被额定功率为P的升降机提起，集装箱的最大速度能达到v0,那么当集装箱的速度为v（v<
v0）时.它的加速度a等于多大？
11．人的心脏每跳一次大约输送8×
10-5m3的血液，正常人血压（可看作心脏压送血液的压强）的平均值约1.5×
104Pa，心跳每分钟约70次，据此估算心脏工作的平均功率约为多少Ｗ？
（计算时取2位有效数字）
12．额定功率为80kw的汽车沿平直公路行驶的最大速度为20m/s，汽车质量为2000kg，如果它从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2m/s2。
运动过程中所受的阻力不变。
求：
（1）汽车在第2s末的功率是多少？
（2）汽车做匀加速直线运动的时间是多长？
3功和能
1.知道物体能够对外做功是因为物体具有能量，不同的运动形式具有不同的能量
2.理解功是能量转化的量度，理解不同能量之间的转化中总能量守恒
3.能从能量转化的角度来分析物体的运动，解决有关能量问题
4.知道功和能之间的区别和联系
理解功和能的关系，知道能量的转化用做功来量度
在具体的问题中如何得到能量的具体转化情况，并用做功来定量地反映这种转化
实验法、举例法
投影片、课件
初中我们学过能量守恒定律，该定律的内容：
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能的总量保持不变。
我们对功和能有了一个简单的认识，并能定性地分析某些物理现象，本节课，我们进一步来研究能的基本知识以及功和能的关系。
举例：
流动的河水冲走小石块、飞行的子弹穿过木板、自由下落的重物在地上砸了一个坑压缩的弹簧把物体弹出去。
概括流动的河水、飞行的子弹、下落的重物、压缩的弹簧都各自对物体做了功。
1．一个物体能够对外做功，则这个物体具有能。
（板书）
物质的不同运动形式对应着不同的能.例如：
有形变的弹簧具有弹性势能，流动的空气具有动能等。
演示：
把弹簧固定在铁架台上，下端挂一物体，用力向下拉物体，使弹簧伸长后释放，物体将向上运动，说明：
各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒。
几种现象，学生分析能量的转化情况：
①水冲击水轮发电机发电.机械能→电能
②太阳出来，照耀森林.太阳能→生物能
③傍晚，电灯亮了，电能→光能（内能）
过渡引言：
上边我们分析了几个能量转化过程，并且在能量转化过程中与之紧密相关的是做功.那么：
功和能之间到底有什么关系呢?
2．功和能的关系：
人拉重物在光滑水平面上由静止而运动、在水力发电厂中，水流冲击水轮机，带动水轮机转动、火车在铁路上前进。
分析能量转化情况
在上述过程中，发生了能量转化，且都伴随着做功过程并板书，做功使不同形式的能量发生转化。
那么在能量转化中，能量的转化和所做的功之间有什么关系呢?
功是能量转化的量度。
功是和物体的运动过程有关的物理量，是一个过程量。
能是和物体的运动状态有关的物理量，是一个状态量。
做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化的大小是用做功的多少来量度的，但功和能不能相互转化。
1.关于功和能，下列说法正确的是：
A.功就是能，功可以转化为能B.做功越大，物体的能越大
C.能量转化中，做的功越多，能量转化越多D.功是物体能量的量度
2.运动员将质量为150kg的杠铃举高2米：
①运动员做了多少功?
②有多少化学能转化为杠铃的重力势能?
做功的过程就是能量转化的过程；
在以后的学习中，要注意运用功和能的观点、能的转化与守恒定律来分析和解决问题。
（一）阅读课文，掌握功和能的关系
（二）思考题：
1.一个质量分布均匀的长方形木块，放在粗糙的水平地面上，长为2a，宽为a，若要把它从图中所在的位置直立起来，外力至少要做多少功?
2.挂在竖直墙壁上的长1.80ｍ的画，画面质量为100ｇ，下面画轴质量为200ｇ，令将它沿墙缓慢卷起，ｇ取10ｍ/s2，需做_____J的功.
六、素质能力训练：
1.做功的过程是______的过程，功是______的量度。
2.一根重为G，长为ｌ的均匀链条平放在水平面上，将链条的一端竖直向上慢慢提起，直到另一端刚离地为止，外力所做的功为______。
3.一个人用10ｍ/s的速度踢出质量为０.２kg的足球，ｇ取10ｍ/s2，球在地面上运动一段距离后，滚上斜面，在斜面上１ｍ高处速度变为零.人踢球做功是______J.球运动中克服阻力所做的功是____J。
4.质量为20kg的小孩，平推一个质量为4kg的物体使它得到对地4ｍ/s的速度，若小孩背靠着墙，则小孩做功为______，若小孩是站在光滑的冰面上，则小孩做功为______。
5.长为a，高为ｈ，重为G的均匀长方体放在水平桌面上，开始时长方体右侧面与桌面的边缘对齐.现在左侧面中心加水平力推长木块.使其沿桌面匀速移动，设长方体与桌面间的动摩擦因数为μ，那么从开始到长方体下翻，水平力做的功为多少?
6．如图所示，重为G的物体静止于倾角为α的粗糙斜面上，现使斜面向右做匀速直线运动，位移为s，求：
①弹力做的功为多少?
②静摩擦力做的功为多少?
③重力做的功为多少?
7．如图，A、B两物体质量分别为ｍ和M，B静止在光滑的水平面上，若A以速度ｖ０与B碰撞后又与右边的墙壁发生碰撞，且碰后两物体的速度相等，若碰撞过程中无机械能损失.求Ｍ：
ｍ＝？
4动能动能定理
1.理解动能的概念.知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算
2.理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围
1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式
2.理论联系实际，培养学生分析问题的能力
1.动能的概念2.动能定理及其应用
对动能定理的理解和应用
推理归纳法、讲授法
投影片、导轨、物块（或小球两个）
一、引入新课：
什么是物体的动能?
物体的动能与什么因素有关?
（一）演示实验：
①让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功。
演示并观察现象：
让同一滑块从不同的高度滑下、让质量不同的滑块从同一高度滑下。
②从功能关系定性分析得到：
物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量关系呢?
（二）出示下列思考题：
一架飞机在牵引力的作用下（不计阻力），在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：
①飞机的动能如何变化?
为什么?
②飞机的动能变化的原因是什么?
③牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系?
出示思考题二：
如图所示，一个物体的质量为ｍ，初速度为ｖ１，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移s，速度增大到ｖ2，则：
①力F对物体所做的功多大?
（W＝Fs）②物体的加速度多大?
a＝
③物体的初速、末速、位移之间有什么关系?
动能：
物体由于运动而具有的能叫动能，Eｋ＝
是标量，动能的单位：
焦（J）
（三）动能定理：
1.我们用Eｋ来表示物体的动能，那么刚才得到的表达式可以改写为：
W＝Eｋ2－Eｋ1
2.式中各个字母所表示的物理量
3.动能定理的表述：
合力对物体所做的功等于物体动能的变化。
4.动能定理的适用条件：
动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动。
（四）动能定理的应用：
1.一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×
103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s＝5.3×
102ｍ时，达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍（ｋ＝0.02），求飞机受到的牵引力。
（注意：
不要限制学生的解题思路）
解法一：
以飞机为研究对象，对它受力分析：
重力、支持力、牵引力和阻力作用.
∴F合＝F－kmg＝ｍa①又ｖ２－０２＝２as∴
②
由①和②得：
∴
N=1.8×
104N
解法二：
以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为WＧ＝０，W支＝０，W牵＝Fs，W阻＝－ｋｍｇs.据动能定理得：
Fs-kmgs=
代入数据，解得F＝1.9×
104Ｎ
比较：
解法一采用牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式求解，要假定牵引力是恒力，而实际中牵引力不一定是恒力。
解法二采用动能定理求解.因为动能定理适用于变力，用它可以处理牵引力是变力的情况。
运用动能定理解题不涉及物体运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题比较方便。
概括用动能定理解题的方法和步骤.：
①确定研究对象
②分析物体的受力情况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，明确合外力的功
③明确物体在始末状态的动能
④根据动能定理列方程求解
合外力做功：
各个力做功的代数和。
要比求合力方便的多。
质量为m的铅球以速度υ竖直向下抛出，抛出点距离地面的高度为H，落地后，铅球下陷泥土中的距离为s，求泥土地对铅球的平均阻力？
问题讨论：
P143
（1）
（2）（3）
小结：
作业：
课本练习三4、5、6、7
动能定理的应用1
理解动能定理的物理意义，学会应用动能定理解题的基本方法和步骤
动能定理的物理意义及其应用
动能定理的应用
讲练法
一、复习动能定理：
表达式：
动量定理比较，说明应注意的相关要求。
说明：
（1）合外力做功是物体动能变化的原因。
（2）求合外力的功，可以求各个力的功再代数和。
（3）合外力是变力时，可通过其动能的变化来确定它的功。
二、例题分析：
1．水平面上质量为m=0.5kg的物体，在水平恒力F=2.5N的作用下，由静止开始运动，经过一段时间后，撤去F，物体继续滑行一段距离后静止，如果物体运动的总距离S=4m，物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，求拉力F做功？
（ｇ取10ｍ/s2）
2．以一定初速V0竖直上抛一物体。
运动过程受的阻力大小恒定，物体落回原处速率为Vt。
试比较V0与Vt的大小；
上升时间与下落时间的大小。
3．如图所示，AB为光滑的半径为R=1m的1/4园弧轨道，末端连接一水平轨道BC，质量为m=2kg的物块，从A点由静止沿园弧轨道下滑，到B点的速度为4m/s，再沿BC滑行4m后停止。
求
（1）物体与水平面间的动摩擦因数；
（2）物体在AB段克服摩擦做的功。
4．如图，斜面的倾角为θ=300，物块与斜面和与水平面的动摩擦因数分别为μ1=
、μ2=0.5，斜面长为L=10m。
求
（1）物体从斜面顶端无初速下滑到底端的速度大小；
（2）物体沿水平面滑行的距离。
训练题：
1．质量为2．0kg的滑块，以4m/s的速度在光滑水平面上向右滑行。
若从某一时刻起受到一个向左的恒力的作用，经过一段时间后速度变为4m/s方向向左。
在这段时间内，恒力对滑块做的功是：
A．0B．8JC．16JD．32J
2．物体置于水平面上，在水平拉力F作用下由静止开始前进了s远，撤去力F后，物体又前进了s远后停止运动。
若物体的质量为m，则：
（）
A．物体受到的摩擦阻力为F/2B．物体受到的摩擦阻力为F
C．运动过程中的最大动能为Fs/2D．物体运动到位移的中点时的速度最大
3．某人从距地面25m高处水平抛出一小球，小球质量100g，出手时速度大小为10m/s,落地时速度大小为16m/s，取g=10m/s2，试求：
（1）人抛球时对小球做多少功？
（2）小球在空中运动时克服阻力做功多少？
4．质量为1kg的木块静止在水平地面上，受到10N水平恒力作用后沿水平地面匀加速滑动，木块滑动1m距离时速度达到4m/s，此时立即撤去水平恒力，试求木块还能滑行多远？
（取g=10m/s2）
5．质量为m的物体从半径为R的半圆形轨道边缘由静止开始下滑，滑至最低点时对轨道压力为2．5mg，如图
升级会员 