机械能及其守恒定律教案及练习题解析

1、本文格式为word版，下载可任意编辑机械能及其守恒定律教案及练习题解析 机械能及其守恒定律 教案及练习题解析 课时一追寻守恒量功 自主学习 一、动能和势能 1.相互作用的物体由相对位置所打算的能量 2.物体由于运动而具有的能量 二、功 1.物体在力的方向上发生的位移 2.力在力的方向上发生的位移 3 w = fl cos 焦耳（j） 4.负功正负物体克服该力而做功 5.物体所受各力所做功的代数和 w 总 = w 1 + w 2 + w 3 w 总 = f 合 l cos 新知探究 略 例题精析 例题 1 解析：（1）（2）在操作中只有是可以实际观测的，而其它的一些结论只是在试验事实的基础上合理

2、的推论而已，在实际操作中无法实现。 答案：（1）（2）b 训练 1 跳水运动员在走板和起跳时先要使跳板上下振动，此过程运动员将身体储存的化学能转化为跳板的（弹性）势能，然后再将这一（弹性）势能转化为身体起跳的动能；运动员离开跳板上升的过程，动能渐渐减小，动能渐渐转化为（重力）势能；当运动员从最高点下降时，（重力）势能渐渐减小，运动员的动能渐渐增大，所以此过程是（重力）势能转化为动能的过程；运动员入水后， 受水的阻力作用，运动员的（重力）势能和动能都要减小，这部分能量转化为水的内能。 例题 2 解析：滑块受重力、弹力、摩擦力三个力的作用 由题意： g = mg ， f n =mg cos ， f

3、 f =mgsin 2s 内，滑块的位移为 x = vt =22m=4m 则各力的功分别为： w g =0， =- f n x sin =-96j =- f f x cos =96j 总功为： w =0 小结：计算一个力的功只需这个力及这个力方向上的位移，功的正负与 f、x 的夹角有关，符号的意义表示该力做负功或物体克服该力做功。 训练 2（1） w g =-mglsin =0 =- mgl cos （2） w g =mglsin =0 =- mgl cos w 总 = w g + + = mgl（sin - cos ） 课时 2 功率 自主学习 一、功率 1.力对物体做功的快慢单位时间内力对

4、物体做功的多少瓦特 2.平均功率平均功率和瞬时功率平均功率瞬时功率在同一条直线上 二、机器功率 1.机器铭牌上的标称功率或发动机长时间正常工作所允许的功率实际工作小于或等于 2.反比关系正比关系 新知探究 略 fnwffwfnwffwfnwffwfnwffw 例题精析 例题 1 解析：斜面长 ，物体下滑的加速度 a = gsin ，设物体滑究竟端时的速度为 v ，所用时间为 t 。由 得 由 得 则物体滑究竟端时重力大的瞬时功率 全过程重力的平均功率 训练 1（1）24w（2）36w（3）48w 例题 2 解析：（1）当汽车达到最大速度时，牵引力等于汽车所受的阻力，据 得 （2）依据牛顿其次定

5、律，得汽车在以 加速度前进时的牵引力 得 则汽车维持匀加速运动的最大速度为 故维持匀加速运动的时间为 训练 2a 1.d2.d3.b4.d5.a6.250w300w7.1.48.18.75259.240kw10. w 解析：设汽车的牵引力大小为 f ，汽车所受阻力大小为 f f 汽车速度 v 0 a sinhs =221at s =a sin2gght =at v =gh v 2 =a sin mgv p =2sin 2 a mg ghtmghtwp = = =m f vf v f p = =牵s mfpvfm/ 12 = =2/ 5 . 0 s mma f ff= -牵n f 7500 =牵

6、s mfpv m / 8 = =牵s t 16 =310 1´自我测评 汽车做匀速运动，所以 发动机输出功率 由得 w 11 综合实践与创新 12.d13.(1) (2)48kw(3)5s 课时 3 重力势能 自主学习 一、重力做功的特点：路径物体所在的始末未知的高度差 二、重力势能 （1）物体所受重力与物体所处高度的乘积 mgh （2）零势能面无关 （3）物体地球（4） w g = e p1 - e p2 =- e p 削减增加 新知探究 略 例题精析 例题 解析：（1）0（2）120j（3）减小 120j120j（4）减小 120j120j 自我测评 1.d2.b3.a4.a5.

7、c6.4004007.削减了 综合实践与创新 8.2.522.529. ff f =fv p=310 1 ) (2 1´ = - = d v f f pf f2/ 4 s m2/ 1 s mn f f310 4´ =s gh241r) (kmgh mg - 课时 4 探究弹性势能的表达式 自主学习 1.有弹力的相互作用势能 2.形变量及弹簧的劲度系数 新知探究 二、2.（1）越大正比（2）越大 3.能量转化的获得的弹性势能 4. f 1 、 f 2 、 f 3 f 1 l 1 、 f 2 l 2 、 f 3 l 3 f 1 l 1 + f 2 l 2 + f 3 l 3 5

8、.位移功梯形 例题精析 例题 解析：用力 f 将弹簧拉开，拉力是变力，要求变力的功，必需求出力对位移的平均值，由于弹簧伸长时，弹力与伸长量成正比，所以弹力对位移的平均值为，由功的公式可以求出弹力做的功，也可用 f - x 图象求出弹力的功。最终由功率的公式求出在时间 t 内的平均功率。画出弹簧伸长时的 f - x 图象如图所求，由图象可知：图象与坐标轴所夹的"面积'等于拉力做的功。 所以 自我测评 1.a2.ad3.c4.b5.c6.b7.b 课时 5 探究功与物体速度变化的关系 自主学习 1.若作用于初速度为零的物体上的合力不为零，产生加速度，则物体前进距离221kl221

9、kl e p =kx212212kx xkxw f = × =tkxtwpf22= = 越大，做的功越多，物体的速度越大。 2.摩擦力、平衡摩擦力。 3.由纸带和打点计时器测出。 4.先对测量数据进行估量，大致推断两个量可能是什么关系，若认为 。 5.还可借助于验证牛顿其次定律的试验装置来进行探究，以小车为讨论对象，绳的拉力对小车做功引起小车速度的变化。 新知探究 略 例题精析 例题 解析：（1）橡皮筋做功过程结束时对应小车速度最大的状态，c、f 之间点匀称分布，说明小车在 cf 之间做匀速直线运动，即匀速运动的速度为小车的最大速度；（2）依据匀速直线运动速度公式求解 答案：（1）选

10、用 cf 段（2） 训练 c 自我测评 1.d2.c3.bc4.加速直线，匀速直线 课时 6 动能和动能定理 自主学习 1.运动 2.状态标 3.力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化 新知探究 2v w µcd cdt l v / =22mve k =1 2 k ke e w - = 略 例题精析 例题 1 解析：设汽车的质量为 m ，则汽车在紧急制动时所受的阻力 ，并设制动后的滑行距离为 s ，依据动能定理得 所以 说明：这是动能和动能定理的简洁应用。 训练 1a 例题 2 解析：物体在斜面上受重力 mg 、支持力 f n 1 、摩擦力 f 1的作用，沿斜面

11、加速下滑（ ），到水平面后，在摩擦力 f 2 作用下做减速运动，直到静止。 解法一：对物体在斜面上和水平面上时的受力分析如图所示， 知物体下滑阶段 由动能定理得 在水平地面上运动过程中 f 2 = f n 2 = mg 由 动 能 定 理 得 ： 由两式可得： 解法二：物体受力分析同上。 物体运动的全过程中，初、末状态的速度均为零，对全过程运用动能定理有 mg sin37 s 1 - mg cos37 s 1 - mgs 2 =0 mg f f =20210 mv s f f - = - mgvs 20220= =75 . 0 tan 4 . 0 = < = q m0137 cos mg

12、 f n =01 137 cos mg f fnm m = =02137 cos 37 sin1 1010- = - mv s mg s mg m21 2210 mv mgs - = - mm 5 . 3 m 54 . 08 . 0 4 . 0 6 . 0 37 cos 37 sin1 2= ´´ -=° - °= s smmmg f 1 f 2 f n2 mg f n1 得: 训练 2 h / 自我测评 1.d2.acd3.b4.a5.b6.7.57. e k / mg 8.2:19. m2 g /2 k 10.(1)40j(2)15.5m/s 综合实

13、践与创新 11.1.5106 n7.510 4 n 课时 7动能和动能定理复习课 自主学习 1. w = fl cos 2. e k 2 - e k 1 ，力在一个过程中对物体所做的功等于物体在这个过程中动能的变化 3.略 例题精析 例题 1 解析：铅球的运动包括自由落体和陷入沙坑减速运动两个过程，如能知道初末动能、运动位移，应选用动能定理解决，且处理方法有两种： 分段列式（略） 全程列式：全过程有重力做功，进入沙中又有阻力做功。 对铅球运动的全过程由动能定理得： mg ( h + h )- f f h =0-0 即： f f = mg ( h + h )/ h =210（2+0.02）/0.

14、02n=2021n 所以泥坑对铅球的平均阻力大小为 2021n，方向为竖直向上。 训练 1b 例题 2a m 5 . 3 m 54 . 08 . 0 4 . 0 6 . 0 37 cos 37 sin1 2= ´´ -=° - °= s smmgh 22 22122mv mv- 解析：解法一：分析物体受力：受重力 mg ；斜面对 m 的支持力 f n ；斜面光滑，无摩擦力；还受有外 f 的作用。 分析物体所受力的做功状况：支持力与物体运动方向垂直，所以不做功； f 与运动方向同向做正功 fl ；重力与运动方向夹角小于 90，做正功，且重力做功只与初末位置

15、的高度差有关，即 mgh 最终争论清晰运动的终了状态和初状态的动能： ， 依据动能定理列方程： 故选 a 解法二：（1）分析受力（2）列动力学方程，求 a （3）利用运动学公式，求 v （4）利用 ，求动能 训练 2 例题 3 解析：物体所受外力有先后不怜悯况，本题设第 1 段位移为 s 1 ，第 2 段位移为s 2 ，拉力为 f ,摩擦力为 f f ， 已知： m =1kg s 1 =2m s 2 =1m f =10n f f =5n 对物体在第 1 段、第 2 段运动过程中应用动能定理得： 即： 求全部位移：设全部位移为 s，则对全过程应用动能定理得： ， 解得 m 可见，物体运动有几个过

16、程时，对全程列式较简洁，对全程列式时，关键是分清整个过程有哪些力做功，且各力做功与位移对应，并确定初末态动能。 221mv2021mv2022121mv mv mgh fl - = +221mv e k =mgh mv -202120212 mv mgh-22 1 121) ( mv s s f fsf= + -s / m 16 . 3 s / m1) 1 2 ( 5 2 10 2 ) ( 22 1 1=+ ´ + ´=+ -=ms s f fsvf01= - s f fsf41= = sffsf 训练 3b、d 自我测评 1.b2.c3.d4.a5.cd6.c7.2 mg

17、h 8. 9. 11.(1)14.4j(2)14m/s(3)2.7j 综合实践与创新 12. 课时 8 机械能守恒定律 自主学习 1.动能势能 2.重力或系统内弹力做功还有其他力做功，但其他力做功之和为零 新知探究 略 例题精析 例题 1【证明】设一物体的质量为 m ，以速度 v 0 做 平抛运动（如图所示），运动过程中经过高度为 h 的 a 点（初位置）时速度为 v 1 ，下落到高度为 h 的 b 点（末位置）时速度为 v 2 ，在平抛运动中，物体只受重力g = mg 的作用，重力做正功，设重力所做的功为 w g ，则由动能定理得： 由重力做功与重力势能关系有 w g = mgh 1 - m

18、gh 2 联立整理得： 上式表示，在平抛运动中，动能与重力势能之和即机械能的总量保持不变。 033v s m/ 10 0 . 63´kh21222121mv mv w g - =121 222121mgh mv mgh mv + = +h 2 h 1 v 2 v 0 v 1 训练 1bd 解析：在 a 所述的物理过程中，提升物体的竖直向上的拉力对物体做正功；物体的重力势能随着提上升度的增大而增大，但物体的动能不变，机械能总量增加。 在 b 所述的物理过程中，卫星只受重力作用。在卫星由远地点向近地点运动的过程中，重力对卫星做正功，卫星势能的削减量等于其动能的增加量；在卫星由近地点向远地

19、点运动过程中，卫星克服重力做功，卫星动能的削减量等于势能的增加量；由于只有重力做功，卫星的机械能总量保持不变。 在 c 所述的物理过程中，由于汽车克服摩擦阻力做功，其动能转化为内能，所以机械能总量削减。 在 d 所述的物理过程中，只有重力和弹簧弹力做功，在物体、弹簧和地球系统中，只有重力势能、弹性势能和动能的相互转化，机械能总量保持不变。 例题 2a 解析：物体沿光滑斜面对上滑，只有重力做负功，机械能守恒，故滑块在任意时刻或位置的机械能都相等， ，选 a 训练 27m/s 自我测评 1.d2.bc3.c4.cd5.d6.不遵守除重力做功还有外力做负功 7.(1) (2) l (1-cos )(

20、3)不变 综合实践与创新 8.a9. 202121021mv mv e e ep k= + = + =) cos 1 ( 2 a - glr h r 525£ £ 课时 9机械能守恒定律复习课 例题精析 例题 1 解析：物体自抛出到落地，只有动能和重力势能的转化，机械能守恒，设物体抛出时的高度为 h，则抛出时机械能为 ，落地时的机械能为，由机械能守恒定律得： e 1 = e 2 即： 得： 依据机械能守恒公式，又可列为 ，它表示小球抛出后的运动中，重力势能的削减量全部转化为小球动能的增加量。 训练 1ad 例题 2 解析：a 下落过程中，a、b、c 组成的系统机械能守恒，a 着地后，b 下落过程中，b、c 组成的系统机械能守恒， 解：设 a 刚着地时速率为 v 1 a 着地后，设 b 刚着地时速率为 v 2 联立解得： 训练 2ad 自我测评 20 121mv mgh e + =2221mv e =2202121mv mv mgh = +m 4 . 2 m10 2) 4 8 (2) (2 2202=´-=-=gv vh20221210 mv mv mgh