粤教版高中物理必修二第 四 章 机械能和能源导学案.docx

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粤教版高中物理必修二第四章机械能和能源导学案

第四章第一节功

学习目标

1、会判断是否做了功；

2、会计算力对物体所做功；

3、理解功的正负。

学习过程

一、预习指导：

1﹑做功的两要素是和；“做工”时一定“做功”吗？

举例说明。

2、当力F与位移S的方向相同时，如何计算功的大小？

当力F方向与位移S方向的夹角为

时，如何计算功的大小？

3、举例说明：

力在什么情况下做正功？

在什么情况下做负功？

4、正负功表示什么意义？

5、物体受到几个力的共同作用而发生一段位移时，如何计算这几个力对物体所作的总功？

二、课堂导学：

※学习探究

一、怎样才算做了功

1、概念：

如果一物体受力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，则力对物体作了；

2、判断课本62页图中，人是否对物体做功?

说明理由。

体会“做工”与“做功”的区别；

3、通过上述分析归纳出做功的两个要素：

和；

二、如何计算功

1、如图1，当力F与位移S的方向相同时，功W=

2、如图2，当力F与位移S的夹角为时，功W=

推导：

结论：

力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小以及力和位移夹角的余弦的乘积；

3、1J的物理含义：

在1牛顿力的作用下，物体在这个力的方向上通过的距离是1米；

三、功的正负

1、讨论一个力做功时可能出现的几种情形:

（1）当=/2时，cos0，W0，表示力F方向跟位移l的方向垂直时，力F不做功。

（2）当0

（3）当/2<时，cos0，W0，表示力F对物体做了功。

2、正、负功表示什么意义

（1）正功：

力对物体做正功时，这个力对物体而言是；

（2）负功：

力对物体做负功时，这个力对物体而言是，负功可表述成“物体克服这个力做了功”。

如：

某个力对物体做了－10J的功，可以说这个物体克服这个力做了的功；

（3）功有正负，它是矢量还是标量？

它的负号表示大小还是方向？

四、总功的计算：

物体受到几个力的共同作用而发生一段位移时，几个力对物体所作的总功等于。

学习评价

※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.

A.很好B.较好C.一般D.较差

※当堂检测（时量：

5分钟满分：

10分）计分：

1、一个人用与水平成600角的力F=40N拉一个木箱，在水平地面上沿直线匀速前进了8m，求：

（1）拉力F对物体所做的功；

（2）摩擦力对物体所做的功；（3）外力对木箱做的总功。

2、足球运动员向足球踢了一脚，踢球的力F=100N，球在地面上滚动距离是S=50m，由W=FS

得运动员踢球所做的功是5000J。

这样计算踢球的功对不对？

为什么？

应如何计算？

课后作业

1、物体受到两个相互垂直的力的作用而运动，已知F1对物体做功6J，物体克服力F2做功8J，则这两个力对物体所做的功为。

2、雪橇在与水平方向成

角拉力F的作用下，在水平雪面上沿直线匀速前进了S的距离。

（1）作用在雪橇上的各个力所做的功；

（2）用两种方法求，外力对雪橇做的总功是多少？

第四章第二节动能势能

学习目标

1、理解功是能量转化的量度；

2、理解动能、重力势能；

3、理解重力势能的相对性及重力做功与重力势能变化的关系

学习过程

一、预习指导：

1、功和能是两个联系密切的物理量，一个物体能够对其他物体做，我们就说这个物体具有。

能有各种不同的形式，如：

、、等，不同形式的能量可以相互，能量的转化和传递过程是通过来实现，所以功是能量转化的。

2、物体由于运动而具有的能量叫，物体动能取决于物体和大小

3、由物体所处位置的高度决定的能量叫，物体重力势能取决于和

。

重力势能是相对某一水平面平说的，重力势能为零的水平面叫，选择不同的参考平面时，同一物体的重力势能就。

4、发生的物体，在恢复原状时都能对外界，因而具有的能量叫。

二、课堂导学：

※学习探究

一、功和能的关系

1、什么叫做功？

2、什么是能量？

举例说明哪些物体具有能量。

3、能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转换到另一种形式。

能量的转化和传递的过程是通过来实现，做了多少，就有多少发生转化，所以，。

（这就是功能关系）

二、动能

1、定义：

2、影响动能大小的因素有：

和

3、数学表达式：

；文字表述为：

4、性质：

5、单位：

数学表达式的推导过程：

三、重力势能

1、定义：

2、影响重力势能大小的因素有：

和3、数学表达式：

4、性质：

和（相对“参考平面”）5、单位：

数学表达式的推导过程：

四、重力做功的特点重力做功与物体运动的路径，仅取决于始点与终点间

五、重力做功与重力势能的变化关系

1、重力势能的变化只与有关。

2、重力做正功，重力势能；重力做负功，重力势能。

3、这个关系可表示为：

六、弹性势能

1、弹性势能跟的大小有关，弹簧被拉伸或压缩的长度越长，弹性势能就

2、同一弹簧，被拉伸的长度和被压缩的长度相同时，弹性势能也

学习评价

※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.

A.很好B.较好C.一般D.较差

※当堂检测

下面的物体中，只具有动能的是（　　　　），只具有势能的是（　　　　），既具有动能又具有势能的是（）

A、停在地面上的汽车B、在空中飞行的飞机C、被起重机吊在空中静止的货物

D、压缩的弹簧E、正在平直公路上行驶的汽车

课后作业

1、两个物体质量比为1：

4，速度大小之比为4：

1，则这两个物体的动能之比为（　　　）

Ａ、１：

１　　　Ｂ、１：

４　　　　Ｃ、４：

１　　　　　Ｄ、２：

１

２、关于重力势能的理解，下列说法中正确的是（　　　　）

Ａ、重力势能是一个定值　　　　Ｂ、当重力对物体做正功时，物体的重力势能减小　

Ｃ、放在地面上的质量不同时的物体，它们的重力势能一定相等

Ｄ、重力势能为负值时，表示物体在这个位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少

３、质量为５０kg的人，沿着倾角为300的斜坡向上走了150m，重力对他做了多少功？

他克服重力做了多少功？

他的重力势能增加了多少？

3、质量为100g的球从1。

8m的高处落到水平地面上，又弹回到1。

25m的高度。

在整个过程中重力对球所做的功是多少？

球的重力势能变化了多少？

5、一根粗细均匀，长为5m、质量为60kg的电线杆横放在地面上，如果要把它竖直立起，至少要做多少功？

它的重力势能改变了多少？

第四章第三节探究外力做功与物体动能变化的关系

学习目标

1、知道外力对物体做功可以改变物体的动能；

2、会用实验方法来探究物理定律或规律，会推导动能定理；

3、会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解题的步骤。

学习过程

一、预习指导：

1、动力和阻力做功对动能的改变分别是怎样的？

2、怎样表达动能的变化？

外力做功和动能变化的关系是什么？

3、动能定理的公式是

4、动能定理中的外力的功是指的功

二、课堂导学：

※学习探究

一、动能定理的推导

思路：

1、依据匀变速直线运动规律和牛顿第二定律推导。

目的是外力的功W和动能的变化△Ek的关系

二、动能定理：

1、定理内容：

2、表达式：

3、式中W指所做的功，或者是外力对物体所做的

4、动能定理不仅适用于做功，同时也适用于做功

学习评价

※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.

A.很好B.较好C.一般D.较差

※当堂检测（时量：

5分钟满分：

10分）计分：

1、质量为m的物体在水平恒定拉力F的作用下，由静止开始前进S1后撤去F，物体与水平面的摩擦力恒为f，则物体从开始到最终停止运动的位移是多少？

2、一起重机以恒定的竖直向上的力F，将一质量为m的物体由静止开始向上提升，求上升h高度时的速度

3、一个物体在水平方向的两个恒力的作用下沿水平方向做匀速度直线运动，若撤去其中的一个力，则（）

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、余下的力一定对物体做功

课后作业

1、物体从斜坡上A处由静止开始滑下，如图，滑到B处后又沿水平直路前进到C处停下，如果物体从A处以一定的初速度v0滑下，求物体停下处D距C有多远？

设物体与地面的动摩擦因数为μ

2、某同学将一质量为m的物体，以初速度v0沿斜上方抛出，物体落体时的速度为v，抛出时物体距地面的高度为h，重力加速度度为g，求

（1）该同学对物体所做的功

（2）物体在空中运动过程中，克服空气阻力所做的功

第四章第四节机械能守恒定律

学习目标

1、掌握机械能守恒定律的含义、条件；

2、会应用机械能守恒定律分析、解决问题。

3、

学习过程

一、预习指导：

1﹑机械能：

物体的动能和势能之和称为物体的。

2、重力势能与动能之间的相互转化，观察图，分析动能与重力势能的转化情况

3、机械能守恒定律：

在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变．适用条件：

二、课堂导学：

※学习探究

一、机械能：

物体的动能和势能之和称为物体的。

用E表示，即；

二、动能和势能的转化

1、分析课本图4-4-1到4-4-3指出各个过程中动能和势能之间的转化情况：

蹦床运动：

上升过程由转化为；下降过程由转化为；

飞流直下的瀑布：

由转化为；

撑杆跳高：

由转化为；

2、在上述动能、势能之间的相互转化是通过什么来实现的？

三、机械能守恒定律

1、推导：

设质量为m的小球自A点下落。

经高度为h1的B点，时的速度

为v1；下落到高度为h2的C点时速度为v2；

2、内容：

在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力

势能发生相互转化，但机械能的总量；

EK2+EP2=EK1+EP2

3、扩展：

在光滑的水平面上，放开一根被压缩的弹簧，它可以把跟它接触的小球弹出去，这时弹簧的弹力做功，弹簧的转化为小球的能。

在此过程中，弹性势能和动能相互转化，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。

4、条件：

在力或力做功的情形下，物体机械能也守恒

5、应用：

应用机械能守恒定律的基本思路

a.选取研究对象----物体系或物体。

b.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。

c.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。

d.根据机械能守恒定律列方程，进行求解。

学习评价

※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.

A.很好B.较好C.一般D.较差

※当堂检测（时量：

5分钟满分：

10分）计分：

1、一物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下，如图3所示，斜面高1m，长2m。

不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？

2、一跳水运动员在h=10m的高台作跳水表演，已知运动员调离跳台时的速度为v0=5m/s，求运动员落至水面时速度v的大小。

忽略运动员身高的影响和空气阻力，g=10m/s2

课后作业

1、将质量为m的物体以初速度v0=10m/s，竖直向上抛出，忽略空气阻力，g=10m/s2，求：

（1）、物体上升的最大高度是多少？

（2）上升过程中何处重力势能与动能相等？

2、将一个质量为2.0kg的小球，从离地面15m高的地方水平抛出，抛出时小球的速度为10m/s，忽略空气阻力，g=10m/s2，求：

（1）小球落地时速度的大小；

（2）小球从抛出到落地重力势能的减少量。

第四章第五节验证机械能守恒定律

学习目标

通过实验，检验机械能守恒定律的掌握程度，进一步巩固对机械能守恒条件的理解，了解实验仪器的作用和使用，学会怎样减小实验误差。

学习过程

一、预习指导：

复习机械能守恒定律

1、内容：

在只有（或）做功的情形下，物体的和发生相互转化，而总的机械能。

2、表达式：

（或）

3、适用条件：

只有（或）做功。

（即只发生和的相互转化）

二、课堂导学：

※学习探究

一、实验

1、实验目的验证机械能守恒定律

2、实验器材铁架台、打点计时器、重锤、纸带几条、复写纸片、导线、直尺、学生电源

3、实验原理①利用物体自由下落的运动来验证机械能守恒定律

②怱略空气阻力，自由下落的物体在运动过程中机械能守恒，即动能的增加等于重力势能的减少

③只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒

4、实验步骤①将打点计时器竖直固定在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好

②将纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器限位孔，用手竖直提着纸带，使重锤静止靠在打点计时器附近。

③接通电源，松开纸带，让重锤带着纸带自由下落，打点计时器在纸带上打下一条列小点。

④重复几次，得到3—5条打好点的纸带

⑤挑选一条点迹清晰且第1、2两点间距约为2mm的一条纸带，在起始点标O，以后任取几点依次标上A、B、C----用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3----

⑥应用公式计算各点对应的瞬时速度V1、V2、V3------

⑦计算各点对应的势能减少量mghn和动能增量,并进行比较

5、数据处理

位置

h/m

（距离O点高度）

Ep/J

Δh/m

（hn+1-hn-1）

V/（ms-1）

Ek/J

E/J

A

B

C

D

7、结论

实际结果是：

在误差范围内

学习评价

※当堂检测（时量：

5分钟满分：

10分）计分：

1、关于“验证机械守恒定律”的实验，下列叙述中正确的是（　　　　）

Ａ、必须用天平测出重物的质量Ｂ、必须采用直流低压电流

Ｃ、必须先接通电源，后释放纸带Ｄ、必须用秒表测出重物下落的时间

２、下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差分析，正确的是（　　　　）

Ａ、重锤质量的称量不准，会造成较大误差Ｂ、重锤质量选用得大些，有利于减小误差

Ｃ、重锤质量选用得小些，有利于减小误差Ｄ、先释放纸带后接通电源会造成较大误差

课后作业

1、本实验中除铁架台、夹子、学生电源、重锤外，还需要的是（）

A、秒表B、刻度尺C、天平D、打点计时器

2、该实验步骤编排如下，其中有些是必要的，有些是错误的，根据实验，请选出必要的步骤，并按正确的操作顺序把它们前面的字母填写在题后的空格上

A、用天平称出重锤的质量B、用秒表测出重锤下落的时间

C、把纸带固定到重锤上，并把纸带穿过打点计时器，然后提升到一定高度

D、断开电源，拆掉导线，整理仪器E、断开电源，更换纸带，再重做两次

F、在三条纸带中选出合适的一条，用直尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算结果，得出结论

G、把打点计时器接到低压交流电源上

H、接通电源，释放纸带I、把打点计时器固定在桌边的铁架台上

错误的步骤有：

正确的顺序是：

3、某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将一选择好的纸带的前面部分损坏了，剩下的一段纸带上各点间的距离他测出并标在纸带上，已知打点计时器的周期为0。

02S，重力加速度为个g=9.8m/s2。

3.18

3.56

3.94

4.30

2.80

⑴如何利用纸带上2、5两点说明机械能守恒

⑵说明为什么得到的结果是重锤重力势能的减少量ΔEP稍大于重锤动能的增加量ΔEK

第四章第六节能量能量转化与守恒定律

学习目标

1、知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一．知道能量转化和转移的方向性；

2、体会自然界能量形式的多样性．关注自然界能量相互转化的过程，知道能量的多样性和复杂性，了解能量守恒定律的建立过程。

学习过程

一、预习指导：

1、尝试列举你所了解的各种形式的能量

2、试说明从水力发电到家庭冰箱电动机用电的能量转化情况

3、能量守恒定律的基本内容是什么？

4、你知道永动机吗，它能不能研制成功？

5、能量的转移和转化有什么特点？

由此我们人类应该如何应对

二、课堂导学：

※学习探究

1、各种各样的能量

自然界中你认识的能量形式有

等。

2、能量之间的转化

试举例描述各种形式能量转化

3．能量守恒定律

能量既不会，也不会，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到另一个物体，在中其总能量不变。

4、能量转化和转移具有性

学习评价

※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.

A.很好B.较好C.一般D.较差

※当堂检测（时量：

5分钟满分：

10分）计分：

1、下列物体具有哪些形式的能量

（1）被拉长的橡皮筋

（2）被拦河坝挡住的河水

（3）正在空中下落的伞兵

（4）在路上行走的人

（5）被拧紧的钟表发条

课后作业

1、某海湾占地面积1.0×108m2，涨潮时平均水深30m，关上闸门可使水位保持24m不变,退潮时平均水深20m，见课本图4-6-6，利用此水坝建立一个水力发电站，重力势能转化为电能的效率为10%，每天两次涨潮，该发电站每天能发出多少电能？

2、一边长为L的均匀正方形板ABCD重为G，在A点用悬线系住，AB边和CD边均处于水平，见课本图4-6-7，当从图示位置将板静止释放，板摆动直至最后静止，在这个过程中板损失的机械能为

第四章第七节功率

学习目标

1、知道功率的定义和物理意义；

2、会计算功率；

学习过程

一、预习指导：

1﹑如何描述物体做功的快慢？

2、功率等于单位时间内物体做功的多少；

3、功率的定义：

4、功率的公式：

或

5、物体正常工作时，允许达到的最大功率叫；机械实际运行的功率叫；

二、课堂导学：

※学习探究

一、描述物体做功的快慢

用描述物体做功快慢，它是物体在单位时间内做工的多少；

二、怎样计算功率

1、若物体在时间t内做的功用W表示，功率用P表示，则有：

功率的单位是：

，简称：

；

1s内完成1J的功，功率就是，1W=1J/s

2、若力F的作用方向与位移S的方向相同时，推倒功率、力、速度三者之间的关系？

思考：

汽车爬坡时，为什么要减速行驶？

三、功率与能量

1、功率不仅存在于物体做机械运动的情形下，只要能量发生转移或转化，就有功率存在；

2、物体正常工作时，允许达到的最大功率叫；机械实际运行的功率叫；

【课堂训练】

1、一辆质量为m的汽车，以恒定的输出功率P在倾角为

的同一斜坡上分别向上和向下匀速行驶，汽车受到的阻力均为。

求：

（1）汽车上坡时的速度v1和牵引力F1；

（2）汽车下坡时的速度v2和牵引力F2；

课后作业

1、一台起重机的输出功率是5.0×104W，若它将2.0t的重物匀速吊起10m，需要多长时间？

2、功率为1kw的机械工作1h所做的功称为“1千瓦时”，记为1KW·h。

试问1KW·h等于多少焦耳？

3、卡车在水平公路上行驶，发动机的牵引力是2×103N，它在1h内行驶了72KM，求它在这段时间内的平均功率。

如果卡车的发动机的额定功率为75KW，它以最大速度行驶时的最大阻力是3×103，求这辆卡车的最大速度。

4、质量为m的汽车以恒定的功率在平直公路上行驶，行驶中阻力大小不变，若匀速行驶时的速度为

第四章第八节能源的开发与利用

学习目标

1、知道自然界中存在着不同形式的能量；

2、了解能量之间是可以以相互转化的，掌握能量转化与守恒定律

学习过程

一、预习指导：

1、能源及其分类

我们今天所用的煤、石油、天然气，是埋在地下的动植物经过数亿年的地质演变而形成的，这些能源统称为

直接取之于自然界，未经人类加工转换的能源称为，如：

、、、

、、、等。

一次能源按是否能够再生可分为（如、、）和

（如：

、、）

从一次能源直接或间接转化而来的能源称为。

如：

、、

2、能源危机与环境污染

我国能源消耗以为主，约占能源消费总量的75%，且能源使用率低。

随着我国

经济的迅速增长和大众文化生活水平的提高，能源耗量将急剧增加，能源短缺现象更为严重。

能源的大量使用在给人类带来文明和繁荣的同时，也给人类的生存环境带来巨大的压难

如：

、、、、、等，

这些又带来了海平面升高、暴雨和干旱增多等灾害，正严重地威胁着人类及各种生物的生存。

3、未来的能源

节约能源，开发新能源替代常规能源，新能源污染或污染，研究是缓解当

前能源危机及保护和改善人类生存环境的有效措施。

这些新能源包括：

、、

、、等。

学习评价

※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.

A.很好B.较好C.一般D.较差

※当堂检测（时量：

5分钟满分：

10分）计分：

1、人类为了有效利用能源，发明了许多实现能量转化的装置，有：

、、

、、等。

2、下列说法中正确的是（）

A、核能是一种常规能源

B、煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能

C、水能是可再生能源

D、家庭用燃煤炉的效率可达到60%以上

3、关于“温室效应”，下列说法中正确的是（）

1太阳能源源不断地辐射到地球上产生了“温室效应”

2石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生“温室效应”。

3“温室效应”使得地面气温上升，两极冰雪融化

4“温室效应”使得土壤酸化

A、①②B、②③C、③④D、①④

4、关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（）

A、能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散

B、能量在转化过程中变少的现象叫做能量的耗散

C、能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量的数量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了，而自然界的能量是守恒的

D、能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的

5、利用以下哪种能源时，给人类带来的污染较小（）

Ａ、煤　　　　Ｂ、石油　　　　　　Ｃ、天然气　　　　Ｄ、核能

６、水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，为人类提供“清洁”的能源。

若一水力发电站水的平均流量为Ｑ（m3/s）,落差为h（m）,发电效率为η，则全年发电机量A是多少千瓦时？

7、试估算一下，太阳一年里辐射到地球的能量大约相当于多少个上题中的水力发电站一年的发电量。

（课本93页有相关数据）

8、潮汐发电就是利用潮水