1、人教版高一物理必修二 第七章机械能守恒定律学案第七章机械能守恒定律7.1守恒量能量【学习目标】1、通过听教师讲解理解动能、势能及能量的概念与意义。2、通过重温伽利略的斜面实验， 使同学们对守恒观念有初步的认识3 、通过观察生活中运动物体的动能、势能间的相互转化，激发学生对能量转化关系的研究兴趣【自主学习】1能量：能量是一个 ，但它有不同的 2势能：有 与 之分，其大小与物体所处高度或弹簧的形变量有关3动能：物体由于 而具有的能量4动能和势能可以相互转化，而总的 保持不变5机械能可以和 相互转化，而总能量保持不变疑点 : 1.做功的过程就是能量转化的过程，功是能的转化的量度。2.一对作用力和反作
2、用力做功的特点【针对训练】1.如图所示，物体的质量为m=2kg,滑轮的质量和阻力不计，今用一竖直向上的力F=12N向上拉，使物体上升h=4m的高度，则在此过程中拉力所做的功是 J.(取g=10m/s2) 【能力训练】2用木棒击球，球重为1N，击球所用的力是5N，球被击出后移动2m，在此过程中，木棒击球所做的功是 A2J B10J C12J D条件不足，无法确定【拓展探究】3以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，运动中空气阻力大小恒为f，则小球从抛出点到再回到原抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功应为（ ） A、零； B、 -fh； C、-2fh； D、-4fh。【学后反思
3、】 7.2 功【学习目标】1、通过听老师讲解，理解功的概念和做功的两个要素。2、通过例题学会利用公式进行有关运算理解正、负功的含义，能解释相关现象3、通过联系实际学会应用功的概念解释相关的实际问题【自主学习】1、功：一个物体受到 的作用，如果在的力的方向上发生一段 ，这个力就对物体做了功。做功的两个不可缺少的因素： 和在力的方向上发生的 。功的公式： 功的单位： ，符号是 。 功是 （矢、标）量。2、正功和负功根据W=Fscos可知（1）当= 时，W=0。即当力F和位移 时，力对物体不做功。这种情况，物体在力F的方向上没有发生位移。（2）当 时，W0。即当力F跟位移s的夹角为 （锐、钝）角时，
4、力F对物体做正功，这时力F是 （动、阻）力，所以， （动、阻）力对物体做正功。（3）当 时，W0。即当力F跟位移s的夹角为 （锐、钝）角时，力F对物体做负功，这时力F是 （动、阻）力，所以， （动、阻）力对物体做负功【针对训练】1、讨论力F在下列几种情况下做功的多少（1）用水平推力F推质量是m的物体在光滑水平面上前进了s（2）用水平推力F推质量为2m的物体沿动摩擦因数为的水平面前进了s（3）斜面倾角为，与斜面平行的推力F，推一个质量为2m的物体沿光滑斜面向上推进了s（ ）A（3）做功最多 B（2）做功最多 C做功相等 D不能确定2、某人将质量m为的物体搬到h高处则人至少做功3、 起重机的吊钩下
5、挂着质量为的木箱，如果木箱以加速度匀减速下降了高度， 则木箱重力所做的功为 ，重力势能 了 ，拉力做功为。【能力训练】1关于人对物体做功，下列说法中错误的是 ( ) A人用手拎着水桶在水平地面上匀速行走，人对水桶做了功 B人用手拎着水桶从3楼匀速下至l楼，人对水桶做了功 C人用手拎着水桶从1楼上至3楼，人对水桶做了功 D人用手拎着水桶站在原地不动，虽然站立时间很久，但人对水桶没有做功2下列关于功的叙述中，正确的是 ( ) A力和位移是做功的二要素，只要有力、有位移，就一定有功 B功等于力、位移、力与位移夹角的余弦三者的乘积 C功等于力和力方向上的位移的乘积 D功等于位移和位移方向上的力的乘积3
6、一个质量m2kg的物体，受到与水平方向成37角斜向下方的推力F110N的作用，在水平地面上移动的距离s2m，如图7-1-1所示物体与地面间的滑动摩擦力为它们间弹力的02，求： (1)推力F1对物体所做的功； (2)摩擦力f对物体所做的功； (3)外力对物体所做的总功【拓展探究】1两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图7-1-2所示物体通过一段位移时，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则力F1与F2的合力对物体做功为 ( ) A7J B2J C5J D35J2在水平地面上平铺n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地竖直叠放起来，需要做的功为 3以初速度
7、v0竖直向上抛出一个质量为m的小球，上升最大高度是h如果空气阻力f的大小恒定，则从抛出到落回出发点的整个过程中，空气阻力对小球做的功为 ( ) A0 Bf h C一2mgh D一2 f h4用钢索吊起质量为m的物体，当物体以加速度a匀加速升高h时，钢索对物体拉力做的功为(不计空气阻力) ( ) Amgh Bmgh+mah Cm(ga)h Dmah5.静止在水平地面上的物体的质量为25kg，在与水平成60角、大小为10N的斜向上的力F作用下，经历10s时间，试分别就下列两种情况，计算力F在10s内做的功(g取10ms2 )： (1)设地面为光滑平面；(2)设物体和地面间的滑动摩擦力是它们间弹力的
8、0.3。【学后反思】 7.3 功率 【学习目标】1、通过实例分析掌握功率的定义及额定功率与实际功率的含义。2、通过例题学会，的运用，知道通常指平均功率，为瞬时功率能够应用，分析汽车的启动过程，学会知识的迁移，感知功率在生活中的实际应用【自主学习】一、功率功率是描述做功 快慢的物理量，其定义式为 在国际单位制中，功率的单位是 ，简称 ，符号是 1W 。常用单位有 ，与国际单位的换算关系是 。二、额定功率机器名牌上标注的功率值是 ，是发动机 工作是的功率，实际功率往往 这个值。三、功率与速度1、物体在恒力作用下从开始计时到时刻t发生的位移为l ，若力的方向与物体的运动方向在同一直线上，这力所做的功
9、W ，物体的平均速度为 ，F的平均功率为P ，用速度表示为2、物体在恒力作用下从开始计时到时刻t发生的位移为l，若力的方向与物体的运动方向成一夹角，这力所做的功为W ，物体的平均速度为 ，F的平均功率为P ，用速度表示为3、当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系为 ，要增大牵引力就必须 ，也可以通过 来提高速度。 【针对训练】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=T时刻F的功率是（ ）A B C D2卡车在平直公路上从静止开始加速行驶，经时间t前进距离s，速度达到最大值。设此过程中发动机功率恒为P，卡车所受阻力为f，则这段时间
10、内，发动机所做的功为（ ）APt Bfs CPtfs D3火车从车站开出作匀加速运动，若阻力与速率成正比，则（ ）A火车发动机的功率一定越来越大，牵引力也越来越大B火车发动机的功率恒定不变，牵引力也越来越小C当火车达到某一速率时，若保持此速率作匀速运动，则发动机的功率这时应减小D当火车达到某一速率时，若要保持此速率作匀速运动，则发动机的功率一定跟此时速率的平方成正比4同一恒力按同样方式施于物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平抛面移动相同一段距离时，恒力的功和平均功率分别为、和、，则二者的关系是（ ）A、 B、C、 D、5如图8-8甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2kg的物体在F作用下
11、由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知（ ）（g取）A物体加速度大小为BF的大小为21NC4s末F的功率大小为42WD4s内F做功的平均功率为42W6设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，若飞机以速度v匀速飞行，其发动机功率为P，则飞机以2v匀速飞行时，其发动机的功率为（ ）A2P B4P C8P D无法确定【能力训练】7质量为0.5kg的物体从高处自由下落，在下落的前2s内重力对物体做的功是_，这2s内重力对物体做功的平均功率是_，2s末，重力对物体做功的即时功率是_。（g取）8.在倾角为的斜面上，有一质量为m的物体沿斜面下滑，当物体的速度大小为v时，重力
12、的瞬时功率为多大？9.作平抛运动的物体，质量为m，某时刻的速度为v，与水平方向的夹角为，此时重力的瞬时功率为多大？10质量为m、额定功率为P的汽车在平直公路上行驶。若汽车行驶时所受阻力大小不变，并以额定功率行驶，汽车最大速度为，当汽车以速率行驶时，它的加速度是多少？【拓展探究】11一辆重5t的汽车，发动机的额定功率为80kW，汽车从静止开始以加速度a1ms2做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.06倍，g取10ms2，求：(1)汽车做匀加速直线运动的最长时间tm (2)汽车开始运动后第5s末的瞬时功率 (3)汽车的最大速度m (4)如果汽车起动匀加速5s后做匀速直线运动，则汽车匀速运动的实际
13、功率多大？【学后反思】 参考答案：1、B 2、A 3、AD 4、B 5、C 6、C7.4 重力势能 【学习目标】1通过实例分析学会表述重力势能的概念并用重力势能的定义式进行计算2通过实例分析知道重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关，知道重力势能的相对性3用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程4. 通过对生活中有关物理现象的观察，激发和培养学生探索自然规律的兴趣【自主学习】1、重力的功与重力做功有关的因素：重力的大小和下落的高度大小与物体的路径无关2、重力势能物体的重力势能等于它所受的重力和所处高度的乘积3、重力势能的相对性（1）重力势能与参考平面的选取
14、有关但重力势能的变化量与参考平面的选取无关（2）势能是系统所共有的【针对训练】1当重力做负功时( ) A.重力势能一定增加 B重力势能一定减少 C物体速度可能增大 D物体速度可能减小2当重力对物体做正功时，物体的( ) A. 重力势能一定减少，动能一定增加 B重力势能一定增加，动能一定减少 C重力势能一定减少，动能不一定增D重力势能不一定减少，动能也不一定增加3下列关于重力势能的说法，正确的是( ) A重力势能只跟物体所处的初末位置有关，与物体实际经过的路径无关 B重力势能的变化，只跟重力做功有关，和其他力做功多少无关C重力势能是矢量，在地球表面以上为正，在地球表面以下为负 D重力势能的变化量
15、等于重力对物体做的功4.关于重力势能的几种理解，正确的是( ) A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功 B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零 C.在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等 D相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能【能力训练】5质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力的作用，下落的加速度为4g5，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是 ( ) A物体重力做的功为mgh B物体的动能增加了mgh C，物体重力势能减少了mgh D物体克服阻力所做的功为mgh56在水平面上竖直放置一轻质弹簧，有一个物体在它的正上方自由落下，
16、在物体压缩弹簧直至速度减为零时 ( ) A物体的重力势能最大 B物体的动能最大 C弹簧的弹性势能最大 D弹簧的弹性势能最小7质量是50kg的人沿着长150 m、倾角为30的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力势能增加了多少?(g取10ms2)8在排球比赛中，某运动员用400 N的力把质量为270 g的排球从28 m的高度扣向对方的场地内在球被扣到落地的过程中，排球的重力势能变化了多少?(g取10ms2)【拓展探究】6质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放，落在地面后出现一个深为h的坑，如图7-6-2所示，在此过程中 ( ) A重力对物体做功 mgH B物体
17、重力势能减少 mg(H+h) C合力对物体做的总功为零 D地面对物体的平均阻力为 mgHh【学后反思】 参考答案 1ACD 2C 3AB解析：重力势能是跟相对位置有关的能量，势能的变化只跟重力做功有关，跟物体受不受其他力、其他力做不做功，以及物体的运动状态都没有关系而且它是标量，但有正负，正值表明物体处在零势能参考平面上方，负值表明物体处在零势能参考平面下方重力势能的变化量等于重力对物体做功的负值，也就是说，重力做正功，重力势能减少，减少量等于重力所做的功；重力做负功，重力势能增加，增加量等于克服重力所做的功。 4D5、-375X104J 375X104J 375X104J解析：重力对人做的功
18、为WGmgcos(90+30)=50X10X150X(-0.5)J-375X104J 人克服重力所做的功为375X104J 重力势能增加了375X104J6高度减小，重力势能减少了756J 解析：Epmgh：0270X10X28=756J7.5 探究弹性势能的表达式【学习目标】1通过猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关体会计算拉力做功的方法，培养学生科学预测的能力。2通过定量分析体会微分思想和积分思想在物理学上的应用 3通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法理解弹性势能的概念及意义，学习计算变力做功的思想方法，培养学生探究知识的欲望和学习兴趣，体味弹性势能在生活中的意义，提高在生活中应用物理知识
19、的意识【自主学习】（一）、弹性势能 1、定义：发生弹性形变的物体各部分之间，由于弹力的相互作用而具有的势能2、性质：弹性势能是标量、状态量。 （二）、弹性势能的表达式Ep=1/2kl2，和重力势能进行比较注意：弹性势能EP的大小与弹簧的伸长量或者压缩量l的大小有关，对于同一根弹簧，弹簧的伸长量或者压缩量l ，弹性势能EP 。 弹性势能与弹力做功的联系：弹力做的功等于弹簧的弹性势能的减小。 【针对训练】1关于弹性势能，下列说法中正确的是（ ） A任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C拉伸或压缩弹簧时，弹簧弹力方向不一样，所以弹性势能的方向不一样
20、D弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 E弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 2下列说法正确的是 ( ) A发生弹性形变的物体所具有的能，叫弹性势能B外界克服弹力做功，则弹性势能增加 C外界克服弹力做功，则弹性势能减少 D外力克服弹力做的功，总与弹簧的弹性势能增加量相等3、在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面的猜想有一定道理的是（ ）A重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关。B重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的拉伸（或压缩）有关。C重力势能与物体所受重力大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧拉伸（或压缩）时弹力大小有关。D
21、重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关。4、下列结论正确的是（ ）A弹簧的弹力与弹簧的长度成正比B弹簧的弹力总是同弹簧的伸长量成正比。C弹簧的弹力总是同弹簧被压缩的长度成正比。D在弹性限度内，弹簧产生的弹力与弹簧的形变量成正比。5、有一轻质弹簧竖直放置在水平地面上，它的正上方有一金属块从高处自由下落，从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中（ ）A重力先做正功，后做负功。B弹力没有做正功C金属块的动能最大时，弹力与重力相平衡。D金属块的动能为零时，弹簧的弹性势能最大。参考答案：1、ABD 2、AC 3、BC 4、D 5、BCD【能力训练】6如图7-11-1所示，用一根
22、弹簧做实验图a指出弹簧原长l080cm；在图b中弹簧的伸长量l cm；在图c中弹簧伸长量l cm，物体重G2 N实验时，不能在弹簧下面无限制地加砝码，这是因为 【拓展探究】7一个弹簧秤，由于原弹簧损坏，而更换新弹簧，因此，不能直接在原来准确的均匀刻度上读数，经测试，不挂重物时，示数为2 N，挂100 N的重物时，示数为92N(仍在弹性限度内)那么，当读数为38N时，所挂重物的实际重力大小是多少？【学后反思】 7.6 实验：探究功与速度变化的关系【学习目标】通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系学会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度并学会利用物理图象探究功与物体速度变化的关系，体验知识
23、的探究过程和物理学的研究方法。树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。【自主学习】实验目标 探究功与速度变化的关系仪器及器材 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器(带纸带、复写纸等)、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板注意事项： 1橡皮筋的选择2平衡摩擦力3误差分析 4橡皮筋的条数5实验装置的选取【针对训练】1、本节是一个探究性实验，探究的目的是（ ）A探究力与物体运动速度的关系B探究力与物体运动加速度的关系C探究力对物体做的功与物体速度变化的关系2、在探究功与物体速度变化关系实验中，小车在运动中会受到阻力作用. 这样，小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功外，还有阻力做功，这样便会给实
24、验带来误差.我们在实验中想到的办法是，使木板略为倾斜，对木板的倾斜程度，下面说法正确的是（ ）A木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格要求B如果小车在倾斜的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度符合要求C木板的倾斜角度在理论上应满足下面要求：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力D其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的3、关于探究功与速度变化的关系的实验，下列叙述正确的是（ ）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放小车的长木板应尽量保持其水平D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出4、为了计算由于橡皮筋做功而是
25、小车获得的速度，在某次实验中，某同学得到了如图所示的一条纸带，这条纸带上的点两端较密，中间较疏，出现这种情况的原因可能为（ ）A电源的频率不稳定B木板倾斜程度太大C没有使木板倾斜或倾斜角太小D小车受到的阻力较大参考答案：1、C 2、BC 3、D 4、CD7.8机械能守恒定律【学习目标】 1.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。 2.能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。 3.会据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题 4.能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的
26、优越性。 【自主学习】思考题一：如图(1)所示，一个质量为的物体自由下落，经过高度为的A点时速度为，下落到高度为h2的B点时速度为2，试写出物体在A点时的机械能和在B点时的机械能，并找到这二个机械能之间的数量关系.思考题二：如图(2)所示，一个质量为的物体做平抛运动，经过高度为的A点时速度为，经过高度为2的B点时速度为2，写出物体在位置A、B时的机械能的表达式并找出这二个机械能之间的关系.思考题三： 一个物体以初速度V1从光滑斜面顶端A开始下滑，斜面高h1,当它下滑到离水平面高h2时的B点速度为V2,写出物体在位置A、B时的机械能的表达式并找出这二个机械能之间的关系. 讨论：1、位置A、B时的
27、机械能的表达式存在什么关系？2、上述三种运动有什么相同和不同之处? 3、通过上面三个例子，你认为要使在位置A、B时的机械能的表达式成立的条件是什么？【针对训练】1.分析下列实例中机械能是否守恒：光滑水平面上运动的小球去压缩弹簧直至弹簧被压缩到最短的过程姚明投出的篮球在空中的运动过程（空气阻力不计）拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落2.把一个小球用缰绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为，小球运动到最低位置时的速度是多大？【能力训练】1、物体在平衡力作用下的运动中，物体的机械能、动能、重力势能有可能发生的是A、机械能不变动能不变 B 动能不变重力
28、势能可变化 C、动能不变重力势能一定变化 D 若重力势能变化则机械能变化2、质量为m的小球从桌面上竖直抛出，桌面离地高为h小球能到达的离地面高度为H，若以桌面为零势能参考平面，不计空气气阻力 则小球落地时的机械能为 A、mgH Bmgh C mg（Hh） D mg（H-h）3、如图，一小球自A点由静止自由下落 到B点时与弹簧接触到C点时弹簧被压缩到最短若不计弹簧质量和空气阻力 在小球由ABC的运动过程中A、小球和弹簧总机械能守恒 B、小球的重力势能随时间均匀减少 C、小球在B点时动能最大 D、到C点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 4、如图，固定于小车上的支架上用细线悬挂一小球线
29、长为L小车以速度V0做匀速直线运动，当小车突然碰到障障碍物而停止运动时小球上升的高度的可能值是 A. 等于 B. 小于 C. 大于 D等于2L【拓展探究】5、如图 一根铁链长为L， 放在光滑的水平桌面上，一端下垂，长度为a， 若将链条由静止释放，则链条刚好离开桌子边缘时的速度是多少？【学后反思】 7.9验证机械能守恒定律实验【学习目标】1.理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量。2.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。3.能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析中得出实验结论。4.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。【自主学习】1.通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。
