高一物理必修二导学案第七章机械能守恒定律610节.docx

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高一物理必修二导学案第七章机械能守恒定律610节

六、探究功与物体速度变化的关系

学习目标:

1.领会探究功与物体速度变化的关系实验的设计思路,经历探究学习的情感体验过程.

2.知道用一根橡皮筋所做的功为”单位的功”.

3.理解小车做匀速运动阶段测量速度比较合理.

4.能进行实验操作,会采集实验数据.

第一课时

一自主学习:

阅读教科书69-71页,完成如下问题.

1、探究实验的设计思路：

要求能够改变功和测量功W，能够对应地测量出物体的速度v。

书本利用如图所示的装置来实验。

本实验中改变功的办法是________________________，功的变化情况是一份功W、二份功2W、三份功3W等，为了是橡皮筋对物体做的功为总功，必须消除摩擦力做功对探究带来的影响，因此实验前必须将木板适当____________，使小车能够在木板上作匀速运动为标准；物体速度的测量是通过_____________来实现的。

2、探究实验的数据分析：

为了清晰地显示出功与速度变化的关系，数据分析时可以采用图象分析法。

如果作出______________是一条直线，表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比例关系，即W∝v；如果不是直线，就可能是W∝v2、W∝v3，甚至W∝

。

因此记录实验数据时可以设计一个如图的表格。

二交流展示:

小组将自己组的看法展示在小黑板上,与别组同学交流看法.

三合作探究

问题1.物体的动能跟哪些因素有关呢?

力对物体做的功与物体的动能间又有什么关系呢?

问题2.在实验探究中,应如何对物体做功?

又怎样表示每次做功的大小呢?

问题3.应该如何来测量物体的速度呢?

选用什么方法比较好呢?

四展示在学案或小黑板上:

五教师点拨

六达标测试题

1如图是本实验的装置示意图。

（1）长木板的倾斜程度如何调试？

（2）小车前上方的钩子在制作造型上有何要求？

2在用本节教材所示的实验装置进行的探究实验时，打出了如图5-6-3所示的一条纸带，请你说说：

（1）利用这条纸带要测出哪个物理量？

（2）要利用纸带上的哪一段，才能正确上述的物理量？

七交流展示:

八教师点拨

九本节小结

一十课外作业:

预习下一课时.

1.

（1）木板的倾斜程度应调节到轻推小车（拖着纸带），则小车恰能在木板上匀速运动。

（2）小车前上方的钩子是用于套橡皮筋的，制作造型上要求在橡皮筋松弛时，很容易从钩子上脱落下来。

2.

（1）在弹簧的弹力消失后，小车的运动近似是匀速运动，利用这条纸带要测出物体匀速运动的速度；

（2）寻找哪些点的间距是均匀的，利用这些点距均匀的点来测量小车的速度，通过测量可以知道，在f-g-h之间点的间隔是均匀的，假设打点计时器的周期为T，则小车的最大速度为vm=fg/2T。

第二课时

一自主学习:

1、关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列叙述正确的是（D）

A、每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值

B、每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致

C、放小车的长木板应该尽量使其水平

D、先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

2、除了从实验探究功与物体速度变化的关系外，也可以从理论上作探究。

如图所示，我们选用理想化模型来探究。

设质量为m的物体放在光滑的水平地面上，用恒定的水平推力使物体移动L的水平距离，试根据牛顿运动定律和功的计算公式，推理功和物体速度变化的关系。

3、设质量为m的物体放在倾角为α的粗糙斜面上，用恒定的推力沿着斜面方向使物体移动L的距离，试根据牛顿运动定律和功的计算公式，推理功和物体速度变化的关系。

本题与习题1的结论有什么不同？

4、在小车牵引纸带运动过程中，打点计时器记录了小车的运动情况，如图所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s．试计算

（l）各点瞬时速度：

vA=___________m/s0

vB=___________m/s0.6

vC=___________m/s1.2

vD=___________m/s1.8

vE=___________m/s2.4

（2）设小车质量为m=1.0kg，试作出从A点至B点、至C点、至D点、至E点的过程中，合外力的功W与各计数点速度平方v2的关系图线．

二交流展示:

小组分工展示思考过程,小组间交流看法.

三教师点拨

四本节小结:

五课外作业:

复习本节内容,预习下一课时.

七、动能和动能定理

学习目标:

1.知道动能的符号、单位和表达式，会根据动能的表达式计算运动物体的动能。

2.能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义。

3.领会运用动能定理解题的优越性，理解做功的过程就是能量转化或转移的过程。

会用动能定理处理单个物体的有关问题。

（重点）

4.知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景，能用动能定理计算变力所做的功（重点）。

第一课时

一自主学习：

阅读教科书71-75页,思考如下问题,

1、物体由于________而具有的能叫做动能，计算公式为___________,式中速度v为物体的对_______运动速度，根据公式可知，动能恒大于或等于零。

2、物体的动能变化是由______________________决定的，反映这一规律的定理叫_______，其表达式为___________________。

当__________对物体做正功时，物体的动能将增加，说明_________是物体运动的动力；当___________对物体做负功时，物体的动能将减小，说明____________是物体运动的动力；如果___________对物体不做功（例如匀速圆周运动的向心力），物体的________就不变化。

动能定理指出了物体动能变化的决定因素，因此计算物体的动能变化时，必须从________做功的角度来思考，尤其是在计算变力做功时，一般都选用__________处理。

3、学习教科书73页例题1,例题2,体会应用动能定理的解题步骤：

①确定研究对象，明确它的运动过程；

②正确的________是应用动能定理的前提，由于涉及合外力做功，必须正确进行________，如果出现少力或力方向错误等，则整个问题的解答已经错误；

③正确判断各个力的_______情况，什么力做功？

什么力不做？

什么力做正功？

什么力做负功？

④正确的状态分析，由于动能定理中需要物体初末状态的动能值，因此必须正确分析清楚处末状态的运动情况；

⑤根据W总=mv22/2－mv12/2列方程求解；

⑥写好答案（必要时对答案进行讨论）。

二小组分工展示,同学间交流看法.

三合作探究：

教科书74页思考与讨论。

四达标练习题（书面作业）：

教科书74页－75页1，2，3，4，5五个题。

五交流展示达标练习题:

六老师点拨.

七本节小结：

第二课时

一自主学习:

复习上节内容,进一步完成如下问题.

1、下列说法中，正确的是（）

A．物体的动能不变，则其速度一定也不变

B．物体的速度不变，则其动能也不变

C．物体的动能不变，说明物体的运动状态没有改变

D．物体的动能不变，说明物体所受的合外力一定为零

2、一物体在水平方向的两个平衡力（均为恒力）作用下沿水平方向做匀速直线运动，若撤去一个水平力，则有（）

A．物体的动能可能减少B．物体的动能可能不变

C．物体的动能可能增加D．余下的一个力一定对物体做正功

3、在离地面一定高度处，以相同的动能，向各个方向抛出多个质量相同的小球，这些小球到达地面时，有相同的（）

A．动能B．速度C．速率D．位移

4、．在光滑水平面上．质量为2kg的物体以2m／s的速度向东运动，当对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是（）

A．16JB．8J．C．4JD．0

5、甲、乙、丙三个物体具有相同的动能，甲的质量最大，丙的最小，要使它们在相同的距离内停止，若作用在物体上的合力为恒力，则合力（）

A．甲的最大B．丙的最大

C．都一样大D．取决于它们的速度

6、把一根弹簧平放在光滑水平面上，使一端固定．把一个质量为1kg的滑块放在弹簧另一端，用力水平推动滑块使弹簧压缩．当把滑块由静止释放后，经过0.5s弹簧把滑块以10m/s的速度水平弹出去，在这段时间内弹簧对滑块做功的平均功率等于（）

A、20WB、200WC、100WD、25W

7、一个质量为2kg的物体，以4m/s的速度在光滑水平面上向右滑行，从某个时刻起，在物体上作用一个向左的水平力，经过一段时间，物体的速度方向变为向左，大小仍然是4m/s，在这段时间内水平力对物体做的功为（）

A、0B、8JC、16JD、32J

8、速度为v的子弹，恰可穿透一固定着的木板，如果子弹速度为2v，子弹穿透木板的阻力视为不变，则可穿透同样的木板（）

A、2块B、3块C、4块D、1块

9、两辆汽车在同一平直路面上行驶，它们的质量之比m1：

m2=1：

2，速度之比v1：

v2=2：

1．当两车急刹车后，甲车滑行的最大距离为s1，乙车滑行的最大距离为s2．设两车与路面的动摩擦因数相等，不计空气的阻力，则（）

A、s1：

s2=1：

2B、s1：

s2=1：

1C、s1：

s2=2：

1D、s1：

s2=4：

1

10、如图所示，一个质量为m的物体在高为h的斜面上刚好匀速下滑，现用平行于斜面的力缓慢地将物体沿斜面从底端拉到顶端，拉力所做的功为________．

11、在距地面12m高处以12m/s的速度抛出一个质量为2kg的物体，物体落到地面时的速度是19m/s，那么人在抛物的过程中对物体做的功是____J，物体下落过程中克服阻力做的功是____J．

12、均匀直木板长为L=40cm，质量为2.0kg，与桌面间动摩擦因数为0.2．若在木板左端用一水平推力F将其推下桌子，水平推力至少做功___________J．（取g=10m/s2）．

13、一人在雪橇上，从静止开始沿着高度为15m的斜坡滑下，到达底部时的速度为10m/s，人和雪橇的总质量为60kg，下滑过程中克服阻力做的功等于______J．（取g=10m/s2）．

14、如图所示，BD为一水平面，AC是斜面，一物体从A点由静止开始沿AC滑下，滑至D点时速度刚好为零，如果斜面改为AE（φ＞θ），让该物体从A点由静止开始沿AE滑下，最终物体静止于水平面上的F点（图中未画出）．试推证F点在D的左边、右边、还是与D点重合．（已知物体与接触面之间的动摩擦因数处处相同，不计物体通过E或C点时的能量损失）

15、质量为m的滑块与倾角为θ的斜面间的动摩擦因数为μ，μ

（1）滑块最终停在何处?

（2）滑块在斜面上滑行的总路程是多少?

二交流展示:

三教师点拨:

四本节小结:

1.BD2.AC3.AC4.C5.C6.C7.A8.C9.D10.2mgh

11.144，2312.0.8J13.6.0×10314.F点与D点重合

15.

（1）停在斜面底端

（2）（v02+2gh）/2μgcosθ

八、机械能守恒定律

学习目标:

♦知道机械能的各种形式,能够分析动能与势能（包括弹性势能）之间的相互转化问题.

♦能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化之间的关系,推导出机械能守恒定律.

♦会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒,（重点）能运用机械能守恒定律解决有关问题.（重点,难点）

♦能从能量转化的角度理解机械能守恒条件,领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性.

第一课时

一自主学习,完成下列填空

1、机械运动的___________________统称为机械能。

其含义是机械能的表现形式有三种：

即__________________。

有时物体只具有动能，如水平路面上匀速行驶的汽车（取路面上的重力势能为零），我们说汽车也具有机械能。

2、三种形式的机械能之间也可以发生相互_______，如作竖直上抛运动的物体在上升过程中，_______在转化为_________；运动的小球碰到水平放置的一端固定的弹簧，在将弹簧压缩的过程中，小球的_________在转化为____________，弹出的过程中，_________又转化为小球的_________。

如果在转化过程中满足总机械能守恒，则对我们处理问题带来极大的便利。

3、理论推理和实验验证都能指出：

在只有____________的情况下，物体的动能和势能（含重力势能及弹簧势能）发生相互转化，但机械能的总量__________。

机械能守恒定律的表达式为：

____________________________，或者Ek2+Ep2＝Ek1+Ep1此外还有WG＝－ΔEp；－ΔEp＝ΔEk；ΔE机＝0（较适用于定性或半定量说理）

4、学习教科书76页例题,体会应用机械能守恒定律处理问题的解题步骤：

①确定研究对象和研究________（可以单个物体，也可以是相互作用的几个物体的整体）；

②考察_____________的条件是否满足（这一步骤比较容易出错，也是考试的重点，应紧扣只有重力、弹力做功，只存在重力势能、弹性势能和动能的转化来判断）；

③对物体做运动的状态分析，确定物体的初末动能；选择零势能点或面，确定初末状态的势能值。

（注意物体的速度应为对地速度）；

④应用机械能守恒定律列出方程m2v22/2+mgh2=m1v12/2+mgh1并解方程；

⑤写好答案，必要时作讨论。

二自主学习教科书74页问题与练习

三交流展示

四教师点拨

五书面作业:

将教科书74页-75页3,4,5的分析过程背写在作业上.

六本节小结:

第二课时

一自主学习

1、关于机械能是否守恒，下列叙述中正确的是（）

A、作匀速直线运动物体的机械能一定守恒

B、作匀变速运动物体的机械能可能守恒

C、外力对物体做功为零时，机械能一定守恒

D、只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒

2、在下列情况中，物体的机械能守恒的是（不计空气阻力）（）

A、推出的铅球在空中运动的过程中

B、沿着光滑斜面匀加速下滑的物体

C、被起重机匀速吊起的物体

D、物体做平抛运动

3、下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是（）

A．运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒

B．运动的物体，若受合外力不为零，则其机械能一定不守恒

C．合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒

D．运动的物体，若受合外力不为零，其机械能有可能守恒

4、当物体克服重力做功时，物体的（）

A．重力势能一定减少，机械能可能不变

B．重力势能一定增加，机械能一定增加

C．重力势能一定增加，动能可能不变

D．重力势能一定减少，动能可能减少

5、a、b、c三球自同一高度以相同速率抛出，a球竖直上抛，b球水平抛出，c球竖直下抛．设三球落地时的速率分别为va、vb、vc，则（）

A．va＞vb＞vcB．va＝vb＞vcC．va＜vb＜vcD．va＝vb＝vc

6、一起重机吊着物体以加速度a（a

在下落一段距离的过程中，下列说法中正确的是（）

A、重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量

B、物体重力势能的减少量等于物体动能的增加量

C、重力做的功大于物体克服缆绳的拉力所做的功

D、物体重力势能的减少量大于物体动能的增加量

7、物体以60J的初动能，从A点出发作竖直上抛运动，在它上升到某高度时，动能损失了30J，而机械能损失了10J，则该物体落回到A点时的动能为（空气阻力恒定）（）

A、50JB、40JC、30JD、20J

8、以v0的速度竖直向上抛出一物体，忽略空气阻力影响，则物体上升的最大高度hmax＝_________；物体的重力势能为动能一半时，物体离抛出点的高度而h1＝hmax；物体的重力势能和动能相等时，物体离抛出点的高度h2＝______hmax；物体的动能是势能的一半时，物体离抛出点的高度h3＝________hmax；物体的速度减为时，物体离抛出点的高度h4＝__________hmax。

二合作探究:

9、如图所示，一轻绳跨过定滑轮悬挂质量为mA、mB的A、B两物块，滑轮的质量以及所有摩擦不计，已知mB>mA初始时两物块均静止，在两物块运动过程中，下列说法中正确的是（）

A、B减少的重力势能等于A增加的重力势能

B、B的机械能守恒

C、系统的机械能守恒，但两物体各自的机械能都在变化

D、B机械能的减少等于A机械能的增加

10、如图所示，光滑半球的半径R＝0.8m，一小球从其顶端由静止开始滑下，球到达地面时的速率是多少．（g取10m／s2）

11、a、b为紧靠着的且两边固定的两张相同的薄纸，如图所示。

一个质量为m的小球从距纸面高度为H处自由下落，恰好能穿破两张纸（即穿过后速度为零）。

现将a纸的位置升高，b纸的位置不变，要使小球仍能穿破两张纸，则a纸上移的最大高度是多大？

12、如图所示，质量为m的小球A和质量为3m的小球B用细杆连接在一起，竖直地靠在光滑墙上，A球离地面高度为h，墙壁转角呈弧形，释放后它们一起沿光滑水平面滑行，求滑行的速度。

三交流展示:

四教师点拨:

五书面作业:

1.BD2.ABD3.D4.C5.D6.ACD7.D8.v02/2g,1/3,1/2,2/3,3/4

9.CD10.4m/s11.H/212.（gh/2）1/2

九、实验：

验证机械能守恒定律

学习目标:

♦理解实验的设计思路,明确实验中需要直接测量的物理量.

♦知道实验中选取测量点的有关要求,会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离,掌握测量物体运动的瞬时速度的方法.

♦能正确进行实验操作,能够根据实验数据的分析得出实验结论.

♦能定性地分析产生实验误差的原因,并会采取相应的措施减小实验误差.

第一课时

一.实验操作前自主学习

1、必须选择一个符合机械能守恒的运动模型来验证机械能守恒定律，本实验选择自由落体运动模型来验证机械能守恒定律，是因为物体在自由落体运动过程中只____做功，满足____________。

2、按照书本要求，本实验是验证自由落体轨迹上开始点和其后任意点的机械能守恒，为此必须选择物体初速度为_______,判断开始点是否满足要求的依据是_____________,为了计算物体减少的重力势能，必须测量出物体__________________，对应的测量器材是___________。

为了计算出某点时刻物体的动能，必须测量出物体在该时刻的瞬时速度，其计算公式为__________________，这是利用了什么原理？

_________________。

为了计算物体的动能和重力势能，按理还需要知道物体的质量，但本实验中可以不测物体的质量，其原因是_______。

3、实验操作过程中，是先接通电源开始打点还是先放开纸带？

为什么？

_______。

4、为了减小实验误差，应尽量减小重物下落时纸带所受的阻力。

因此重锤应选______（填重、轻），纸带应_______放置。

尽管采取了上述措施，但由于阻力还是存在的，所以实验中重力势能的减小量应______动能的增加量，这样才是符合实际的。

二.合作探究

在《验证机械能守恒定律》的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，测得当地的重力加速度g=9.8m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，实验中得到一点迹清晰的纸带（如图），把第一点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D到0点的距离分别为62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm,根据以上的数据，可知重物由0运动到C点，重力势能的减小量等于_______J,动能的增加量等于_______J。

（取三位有效数字）

解析重物从O点到C点下落高度h=0.7776m，

△WP==7.62J

计算相应过程的动能增加量应先计算出C点的瞬时速度vc，由图可知：

vc==3.898（m/s）

故ΔEk==7.56J

拓展有些认为动能增加量可以根据机械能守恒得到△Ek=0.762J，这样做犯了逻辑错误，因为实验目的就是要验证机械能是否守恒，验证过程中当然不能利用机械能守恒的结论。

且实验中不可避免存在_________，动能增加量_____重力势能的减小量。

三.实验操作:

到实验室做实验.

四.书面作业:

写出本次实验报告.

第二课时

一.自主学习

1、在本实验中，对自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利？

（）

A、只要有足够重就可以

B、只要体积足够小就可以

C、既要足够重，又要体积非常小

D、应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲

2、在本实验中，有如下器材：

A.打点计时器；B.低压交流电源（附导线）；C.天平（附砝码）；D.铁架台（附夹子）；E.重锤（附夹子）；F.纸带；G.秒表；H.复写纸。

其中不必要的有________________；还缺少的是________________。

3、下列列出一些实验步骤：

A、用天平称出重物和夹子的质量

B、将重物系在夹子上

C、将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子静止在靠近打点计时器处。

D、把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6V（电源不接通）

E、把打点计时器用铁夹子固定到放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一直线上。

F、在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据。

G、用秒表测出重物下落的时间

H、接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带

I、切断电源

J、更换纸带重新进行两次实验

K、在三条纸带中选出较好的一条

L、进行计算，得出结论，完成实验报告

M、拆下导线，整理器材

对于本实验以上步骤中，不必要的有_________；正确步骤的合理顺序是：

________（填写代表字母）

4、本实验中，设在选定的纸带上依次把点子记为1，2，3，……等计数点，如图，纸带上所打点，记录了物体在不同时刻的_________，当打点计时器打点“4”时，物体动能的表达式应该是__________；若以计数点1为参考点，当打第4点时物体的机械能的表达式为______________（打点计时器的打点周期为T）。

5、在验证机械能守恒定律的实验中，若以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2—h图线___________,才能验证机械能守恒定律；v2/2—h图线的斜率等于_________的数值。

6、在本实验中，由于在运动的初始阶段计时器打出的一些点子模糊不清，故必须选择比较清楚的点作为测量起点。

今所选的测量范围的第1点在米尺上的位置为x1,第4点在米尺上的位置为x2，第7点在米尺上的位置为x3，第10点在米尺上的位置为x4，。

若下落的物体质量为m，打点计时器每隔Ts打一点，则可利用上述数据求出物体从第4点到第7点一段过程中，势能的减少量是___________，动能增加量是______________。

二.交流展示

三.教师点拨

四.课外作业:

预习下一课时.

1.D2.C，G；刻度尺，电键3.A，G；EDBCHIJMKFL4.5.过原点的一条