【正文】 機(jī)械能守恒定律實(shí)中物理組167。 追尋守恒量【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】 寒假期間，鄰居的兩個(gè)小孩被你領(lǐng)進(jìn)一個(gè)小房間里下棋。你關(guān)上房門(mén)外出辦事回來(lái)后，發(fā)現(xiàn)棋子散了一地。你帶領(lǐng)兩個(gè)孩子一起收拾棋子，把棋子在盒子里排放整齊后，發(fā)現(xiàn)還缺少6顆。你們一起找啊找，門(mén)后有1顆，墻角有1顆，杯子里面也有1顆，還有3顆就是找不到。但是你們還是繼續(xù)找，地毯下又找到了2顆。最后一顆在哪里呢？你發(fā)現(xiàn)窗戶打開(kāi)著，探出頭一看，草地上還有一顆！支撐你們繼續(xù)尋找的信念是什么？如右圖所示，小球從斜面A上距地面高度為h處滾下來(lái)，又滾上斜面B，若地面和斜面都是光滑的，兩個(gè)斜面的傾角都未知，(1)能不能用我們學(xué)過(guò)的什么知識(shí)求出小球下落h的速度大??？你能證明小球滾上斜面B的最大高度也一定等于h嗎？ 圖711（2）如果兩個(gè)斜面是曲面呢？ (3)小球從A到B速度高度能同時(shí)變大或變小嗎？是不是高度、速度加起來(lái)守恒？你對(duì)這一過(guò)程的守恒量是怎樣猜想的？【教學(xué)要點(diǎn)】1．關(guān)于“能量”的概念能量是一個(gè)抽象的物理概念，是物理學(xué)中研究問(wèn)題的“工具”，書(shū)本并沒(méi)有對(duì)能量下嚴(yán)格的定義，而是將“記得”說(shuō)成是一個(gè)守恒量，這個(gè)守恒量叫做能量。其原因是在本節(jié)教材中無(wú)法對(duì)能量下嚴(yán)格的定義，因此在此不要去追求能量的嚴(yán)格定義，隨著學(xué)習(xí)的深入會(huì)逐步得到準(zhǔn)確的定義，但應(yīng)該看到物理學(xué)中的守恒量有著十分重要的功能。2．勢(shì)能(1)相互作用的物體憑借其_________而具有的能量叫做勢(shì)能如果兩個(gè)物體間沒(méi)有相互作用，會(huì)有勢(shì)能嗎?(2)正確理解勢(shì)能的概念，必須理解位置的概念，物體（看作質(zhì)點(diǎn)）所處的位置是一個(gè)空間點(diǎn)，在一維空間（數(shù)軸）上用（L）表示，在二維空間（平面直角坐標(biāo)系）中用（L、y）表示；在三維空間中用（L、y、z）表示。本處不討論勢(shì)能的大小到底有哪些因素決定，僅要知道勢(shì)能與位置有關(guān)，當(dāng)位置改變時(shí)，勢(shì)能也隨之改變。(3)勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，在這種轉(zhuǎn)化時(shí)，勢(shì)能減少的同時(shí)，__________在增加，勢(shì)能增加的同時(shí)，_________在減少。3．動(dòng)能(1)物體由于_________而具有的能量叫做動(dòng)能。(2)正確理解動(dòng)能的概念，必須理解運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，即前面學(xué)過(guò)的參考系問(wèn)題，由于牛頓力學(xué)僅適用于________參考系，因此本處運(yùn)動(dòng)的參考系也是指____________，沒(méi)有特殊說(shuō)明，一般指地面參考系。本處不討論動(dòng)能到底由什么因素決定，但要知道當(dāng)物體的速度大小發(fā)生變化時(shí)，物體的動(dòng)能也將發(fā)生變化。(3)動(dòng)能可以和勢(shì)能發(fā)生轉(zhuǎn)化，在這種轉(zhuǎn)化過(guò)程中，動(dòng)能減少同時(shí)，__________在增加，動(dòng)能增加的同時(shí)，_________在減少.【典型例題】【例1】 請(qǐng)指出下列事例中能量變化的情況： 過(guò)山車 下落的果實(shí)　 頻閃照片中的斜拋物體圖7－1－2 圖7－1－3 圖7－1－4【例2】 圖5－1－7是上海“明珠線”，電車進(jìn)站時(shí)要上坡，你能從機(jī)械能守恒定律分析這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)嗎？圖7－1－5　上?！懊髦榫€”某車站設(shè)計(jì)方案167。 功（一）【要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)】做功的兩個(gè)的必要條件是什么？，舉重運(yùn)動(dòng)員做不做功?，桌面對(duì)球的支持力做不做功?重力做不做功?C. 若力的方向與物體發(fā)生位移（初中講是路程）方向有一定的夾角為α，力對(duì)物體做功嗎？力對(duì)物體做的功如何求呢？你有幾種思路？功的公式是什么？請(qǐng)找出下圖中計(jì)算功中的α并求出功，F(xiàn)=100N, L=10m（α的理解很重要，細(xì)節(jié)決定成敗,從下圖中你看出規(guī)律嗎?）正功、負(fù)功(1)如何判斷正功、負(fù)功？(2)功是描述力在空間位移上累積作用的物理量, 這個(gè)累積作用過(guò)程到底累積什么？正功的意義是： 負(fù)功的意義是：？【典型例題】【例1】：某足球運(yùn)動(dòng)員用200N的力把質(zhì)量為1㎏的球踢出去，球滾動(dòng)了50m停下來(lái)，g取10m/s2，則該運(yùn)動(dòng)員踢球做的功為多少？【例2】：用水平恒力F的作用于質(zhì)量為M的物體上,使之在光滑的水平面上移動(dòng)距離S,恒力做功為W1,再用同樣的恒力作用于質(zhì)量為m的物體上,使之在粗糙的水平面上移動(dòng)同樣的距離s,恒力做功為W2,則兩次恒力做功的關(guān)系是:（ ） A、W1W2 B、W1W2 C、W1=W2 D、無(wú)法比較【例3】如圖所示,一質(zhì)量為m的木塊,放在傾角為α的斜面上保持靜止,現(xiàn)將斜面體沿水平方向向右勻速移動(dòng)距離s,木塊與斜面相對(duì)靜止,求這一過(guò)程中作用在木塊上的各個(gè)力所做的功分別為多少?合力做功是多少?4好問(wèn)的人，只做了五分種的愚人；恥于發(fā)問(wèn)的人，終身為愚人。 第七章 機(jī)械能守恒定律 實(shí)中物理組【例4】以一定的初速度豎直向上拋出一個(gè)小球,小球上升最大高度為h,空氣的阻力大小恒為F,則從拋出到落回原點(diǎn)的全過(guò)程中,空氣阻力對(duì)小球做功為多少？ 【學(xué)生練習(xí)】下面列舉的哪幾種情況下所做的功是零（ ）A．衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球引力對(duì)衛(wèi)星做的功 B．平拋運(yùn)動(dòng)中，重力對(duì)物體做的功C．舉重運(yùn)動(dòng)員，扛著杠鈴在頭上的上方停留10s，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做的功D．木塊在粗糙水平面上滑動(dòng)，支持力對(duì)木塊做的功，使同一物體由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第一次是斜向上的拉力，力的大小也相同，合力對(duì)物體做的總功也相同，合力對(duì)物體做的總功不相同，合力對(duì)物體做的總功相同，合力對(duì)物體做的總功也不相同，小物塊位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的地面上，在小物塊沿斜面下滑的過(guò)程中斜面對(duì)小物塊的作用力（ ） A. 垂直于接觸面，做功為零B. 垂直于接觸面，做功不為零C. 不垂直于接觸面，做功為零D. 不垂直于接觸面，做功不為零如圖所示，質(zhì)量為m的物體，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng)（注意：運(yùn)動(dòng)方向如何），下列說(shuō)法中正確的是（ ）　　A．如果物體做加速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)一定對(duì)物體做正功　　B．如果物體做減速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)一定對(duì)物體做負(fù)功　　C．如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)也可能對(duì)物體做正功 D．如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)一定對(duì)物體做正功167。 功（二）［要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)］1．一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了__________，這個(gè)力就對(duì)物體做了功。_________是做功的兩個(gè)不可缺少的因素。2．功的計(jì)算公式W=_____________，即力對(duì)物體做的功，等于__________、____________、___________這三者之____________，功是一個(gè)______量，只有________，沒(méi)有_________。功的正負(fù)表示大小和方向嗎？3．一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，也可以說(shuō)成 。豎直向上拋出的球，在上升過(guò)程中，重力對(duì)球做了6J的功，也可以說(shuō)成 。當(dāng)物體在幾個(gè)力作用下發(fā)生一段位移L時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功，等于 。也等于 所做的功。物體受到兩個(gè)相互垂直的力作用，已知F1做功6J，物體克服F2做功8J，則F1,F2的合力做功為_(kāi)_______，總功能用平行四邊形定則運(yùn)算嗎？【典型例題】一、功的計(jì)算和正負(fù)功【例1】用力將10kg的重物豎直提起，先是從靜止開(kāi)始勻加速上升10m，a=2m/s2,求拉力做的功？重力做的功？總功？【例2】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的木塊，放在傾角為 的斜面體上，當(dāng)斜面與木塊保持相對(duì)靜止沿水平方向向右勻速移動(dòng)距離s的過(guò)程中，作用在木塊上的各個(gè)力分別做功多少？合力的功是多少？ 反思：功的計(jì)算中參考系如何選擇？力和位移有必然聯(lián)系嗎？【例3】如圖所示，一向右行駛的汽車，車中站立一人用力F1向前推車，腳對(duì)車向后的靜摩擦力為F2，人與車始終保持靜止，當(dāng)車分別向右勻速、加速、減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)1對(duì)車做正功還是負(fù)功？F2呢？人對(duì)車做的總功是正還是負(fù)？【例4】質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板放在光滑的水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了L，而木板前進(jìn)s，如圖6－1－6 ，求摩擦力對(duì)滑塊和木板做的功各為多少? 反思：功的正負(fù)與物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)有關(guān)嗎？摩擦力一定做負(fù)功嗎？重力彈力是否一定做負(fù)功？二、變力做功【例5】如圖3所示，ABCD為畫(huà)在水平地面上的正方形，其邊長(zhǎng)為a，P為靜止于A點(diǎn)的物體。用水平力F沿直線 AB拉物體緩慢滑動(dòng)到B點(diǎn)停下，然后仍用水平力F沿直線BC拉物體滑動(dòng)到C點(diǎn)停下，接下來(lái)仍用水平力F沿直線CD拉物體滑動(dòng)到D點(diǎn)停下，最后仍用水平力F沿直線DA拉物體滑動(dòng)到A點(diǎn)停下。若后三段運(yùn)動(dòng)中物體也是緩慢的，求全過(guò)程中水平力F對(duì)物體所做的功是多少？【例6】如圖所示,某個(gè)力F=10N,但方向任何時(shí)刻均沿過(guò)作用點(diǎn)的切線方向,則轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)半周,力F所做的功為反思：功是過(guò)程量還是狀態(tài)量？功的公式W=Flcosα適用范圍是什么？【學(xué)生練習(xí)】圖728如圖728，用繩子系一小球，使它在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則【 】A、重力對(duì)球做功，繩子的張力對(duì)球不做功B、重力對(duì)球不做功，繩子的張力對(duì)球做功C、重力和繩子的張力對(duì)球都不做功D、重力和繩子對(duì)球都做功以一定的初速度豎直向上拋出一個(gè)小球,小球上升最大高度為h,空氣的阻力大小恒為F,則從拋出到落回原點(diǎn)的全過(guò)程中,空氣阻力對(duì)小球做功為？把勁度系數(shù)為k的彈簧拉長(zhǎng)x，求拉力所做的功？167。3 功 率(一)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】理解功率的概念、定義式、單位。（A）會(huì)利用p=w/t和p=Fvcosa求平均功率。（B）能從平均功率公式推導(dǎo)出瞬時(shí)功率公式，并加以理解。（C）能利用瞬時(shí)功率公式進(jìn)行計(jì)算。（B）【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 能正確利用公式進(jìn)行計(jì)算【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 瞬時(shí)功率公式的推導(dǎo)與理解【知識(shí)連接】 受力分析、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、功的公式?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】一、功率的概念知識(shí)回顧：功的公式是： 公式的適用范圍是： 其中各個(gè)字母的物理意義是: 在物理學(xué)中，用功率表示做功的 。功率的定義為： ________________________公式為： 在國(guó)際單位制中，功率的單位是： 利用p=w/t、w=FLcosa和v=L/t推導(dǎo)出p=Fvcosa 并說(shuō)明該公式中的v是平均速度還是瞬時(shí)速度。寫(xiě)出推導(dǎo)過(guò)程：公式p=w/t的適用范圍是___________________。在p=Fvcosa中a角的意義是 ，該公式適用范圍是_______________。公式p=w/t和 p=Fvcosa計(jì)算的是力對(duì)物體做功的平均功率還是瞬時(shí)功率？若計(jì)算力做功的瞬時(shí)功率，公式p=w/t應(yīng)變?yōu)? 相應(yīng)的公式p=Fvcosa中v應(yīng)是平均速度還是瞬時(shí)速度？二、對(duì)平均功率和瞬時(shí)功率的理解：質(zhì)量為m的物體從靜止開(kāi)始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t的過(guò)程中，求：（1）物體所受的合力，（2）物體在時(shí)間t內(nèi)的位移，（3）ts末的速度，（4）ts內(nèi)的平均速度，（5）合外力對(duì)它做功的平均功率，（6）ts末的瞬時(shí)功率。三、對(duì)平均功率和瞬時(shí)功率計(jì)算方法的總結(jié)：四、學(xué)生練習(xí)(A級(jí))關(guān)于功率，下列說(shuō)法正確的是（ ）A、功率是描述力做功多少的物理量。B、功率是描述力做功快慢的物理量。C、做功時(shí)間長(zhǎng)、功率一定小。 D、公式p=Fvcosa只能求瞬時(shí)功率。（A級(jí)）質(zhì)量為m的物體從某一高處自由下落，求下落ts內(nèi)重力的平均功率和ts末重力的瞬時(shí)功率？（B級(jí)）質(zhì)量為10 kg的物體從傾角為370的固定的光滑斜面上由靜止開(kāi)始下滑，斜面長(zhǎng)度為4m，求：（1）物體滑至斜面底端的過(guò)程中重力做功的平均功率？（2）物體滑至斜面底端時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率？（B級(jí)）飛行員進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí)，抓住秋千桿由水平狀態(tài)開(kāi)始下擺，到達(dá)豎直狀態(tài)的過(guò)程中，飛行員受到重力的瞬時(shí)功率變化情況是（ ）A、一直增大。 B、一直減小。 C、先增大后減小。 D、先減小后增大。（B級(jí)）同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平地面移動(dòng)相同的一段距離，恒力的功和功率分別為WP1和WP2。則（ ）A、W1 W2 ，P1 P2 B、W1=W2 ，P1 P2 C、W1=W2 ，P1P2 D、W1W2 ，P1 P2 （C級(jí)）將質(zhì)量為m的物體從足夠高處以速度v0水平拋出，經(jīng)過(guò)時(shí)間t時(shí)物體