2023年功能关系与能量守恒定律的精品讲义.pdf

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1、7.6 功能关系与能量守恒定律【教学目标】1知道能量的定义，理解不同能量之间的转化，理解功是能量转化的量度 2知道能量守恒定律是自然界最普遍规律之一，了解守恒思想的重要性 3运用能量守恒定律分析生产、生活中能量转化的实际问题，体会能量守恒 4用几种典型的功能关系，解决问题【教学重难点】1理解功是能量转化的量度，理清几种典型的功能关系 2会应用能量守恒定律分析生产、生活中能量转化的实际问题，体会能量守恒【课时安排】1 课时【教学设计】课前预学 1能量守恒定律：阅读课本“能量守恒定律”，回答：能量守恒定律的内容是什么?引用教材上的话，说明导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么?举出生活中能量

2、守恒的例子 历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成?为什么?2回顾前面所学内容，完成下面填空：做功的过程就是 的转化过程做了多少功，就有多少 转化功是能量转化的量度（“增量”是终态量减去始态量）物体动能的增量由 来量度：W总=；物体重力势能的增量由 来量度：WG=；是弹性势能变化的量度，即：W弹 ；【预学疑难】课内互动【新课导入】前面我们认识了多种能量，学会了求做功的方法通过课前预学，我们初步认识了做功和能量转化之间的几种关系知道了能量守恒定律，下面来看几个问题【新课教学】1常见的几种功与能量的关系【讨论探究】学生活动：填空（检测学生预学

3、情况）合外力对物体所做的功等于物体动能的增量，W总EkEk2Ek1，即动能定理 重力做功等于重力势能的减少量 WGEpEp1Ep2 弹簧弹力做功等于弹性势能的减少量 W弹EpEp1Ep2 师生总结：能是状态量，功是过程量不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的 学生活动：引导学生用上面的(1)(2)两个功能关系推导证明：除系统内的重力和弹簧的弹力外,其他力做的总功等于系统机械能的增量，表达式:W其他=E 除系统内的重力和弹簧的弹力外，其他力做的总功等于系统机械能的增量，表达式:W其他=E 【核心解读】除重力或弹簧的弹力以外的其他力做多少正功,物体的机械能就增加多少 除重力或弹簧的弹力以外的其他

4、力做多少负功,物体的机械能就减少多少 除重力或弹簧的弹力以外的其他力不做功,物体的机械能守恒 【典例导学】例 1如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力 F 拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动在移动过程中，下列说法正确的是(CD)AF 对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和 BF 对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能 DF 对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和 要求：每个选项的判断都要有上面所学的理论支持 解析：设木箱克服重力做的功为 WG，克服摩擦力做的功为 Wf 由动能定理有：W

5、FWfWG Ek即：WF EkWGWf Ek EpWf 故选项 D 正确 克服重力做的功 WG Ep，故选项 C 正确 答案：CD 思考：D 答案还可以用什么方法解呢?引导学生用第个功能关系解题【核心解读】做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功就有多少形式的能转化为其他形式的能；一定要注意什么力做功和什么形式的能相互转化的对应关系 2摩擦力做功中的功能关系 例 2一块长木板 B 放在光滑的水平面上，在 B 上放一物体 A，现以恒定的水平外力F 拉 B，由于 A、B 间摩擦力的作用，A将在 B 上滑动，如图所示以地面为参考系，A、B 都向前移动一段距离，在此过程中()A外力 F 做的功等于 A

6、和 B 动能的增量 BB 对 A的摩擦力所做的功等于 A动能的增量 能量守恒用几种典型的功能关系解决问题教学重难点理解功是能量转化能量守恒定律回答能量守恒定律的内容是什么引用教材上的话说明导致机器能不能制成为什么回顾前面所学内容完成下面填空做功的过程就是A B v CA对 B 的摩擦力所做的功等于 B 对 A 的摩擦力所做的功 D外力 F 对 B 所做的功等于 B 动能的增量与 B 克服摩擦力做的功之和 提示:研究对象及过程的明确是关键；受力分析，运动分析依然是重点 解析：从功能关系的角度来说，A、B 组成的系统中还有内能产生，故 WF EkA EkB Q从动能定理的角度来说，A、B 动能的增

7、量应为所有力做功的总和，包括一对滑动摩擦力，而这对滑动摩擦力做的功之和并不为 0，故 A 错误 由动能定理可知，B 正确 两物体在摩擦力作用下的位移不相等，故 C 错误 正解：对于 A，WBA EkA，故 B 正确 设B 克服摩擦力做的功为 Wf，由动能定理得：WFWf EkB 即：WF EkBWf故 D正确【核心解读】一对滑动摩擦力对系统做总功是系统机械能转化为内能的量度，即：fS相Q 3用能量转化和守恒解题 教师引导：在课前预学中我们已初步知道了能量守恒定律的相关内容，我们一起看前面的问题 学生活动：对能量守恒定律的理解：某种形式的能量减少，一定存在 另一种形式的能量增加 ，且减少量和增加

8、量相等；某个物体的能量减少，一定存在 另外物体的能量增加 ，且减少量和增加量相等【典例导学】例 3如图所示，水平传送带以速度 v 匀速运动，一质量为 m 的小木块由静止轻放到传送带上若小木块与传送带之间的动摩擦因数为 ，当小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为()Amv2 B2mv2 C14mv2 D12mv2 提示：进行详实的动力学分析，但从功能关系的角度解题 解析：由能量守恒定律可知，传动轮对皮带做的功等于木块动能的增加和转化的内能 由于皮带保持匀速运动，故木块加速过程中传动轮对它的牵引力大小 Fmg所以有：WF Ek Q 即 mg v2g12mv2 Q 所以 Q12mv2 答案：D

9、【核心解读】用能量转化和守恒解题时一定要注意做功的结果导致了哪些能量增加，哪些能量减少，减少量等于增加量【课堂小结】应用能量转化和守恒定律解题的基本步骤是：先确定研究对象及过程，并做好受力分析，再分析有哪些力做功，哪些力不做功，做功的结果导致了哪些能量增加，哪些能量减少，减少的能量一定等于增加的能量，据此列出等式增减EE 能量守恒用几种典型的功能关系解决问题教学重难点理解功是能量转化能量守恒定律回答能量守恒定律的内容是什么引用教材上的话说明导致机器能不能制成为什么回顾前面所学内容完成下面填空做功的过程就是 5000 2500 Ek/J【板书设计】1常见的几种功与能量的关系 W总EkEk2Ek1

10、 WGEpEp1Ep2 W弹EpEp1Ep2 W其他=E 2摩擦力做功中的功能关系 f S相Q 3用能量转化和守恒解题 解题时一定要注意做功的结果导致了哪些能量增加，哪些能量减少，减少量等于增加量 4课堂小结 由做功与能的转化关系人手，认识增减EE 【随堂训练】1上端固定的一细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是()A摆球机械能守恒 B总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能 C能量正在消失 D只有动能和重力势能的相互转化 2某人用手将 m=1kg 的物体由静止向上提升 1m，物体获得速度为 2m/s，则（）A物体的重力势能增加 12

11、J B人对物体做功为 12J C物体的机械能增加 10J D合外力对物体做功为 12J 课后提升 1自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，发电机向蓄电池充电，将一些机械能转化成电能储存起来现使车以5000 J 的初动能在水平路面上自由滑行，第一次关闭自动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线所示 假能量守恒用几种典型的功能关系解决问题教学重难点理解功是能量转化能量守恒定律回答能量守恒定律的内容是什么引用教材上的话说明导致机器能不能制成为什么回顾前面所学内容完成下面填空做功的过程就是第 6

12、 题 设两次滑行的空气阻力及地面阻力都保持恒定且相等，则第二次向蓄电池所充的电能是()A2000 J B2500 J C3000 J D5000 J 2在将物体举高的过程中，下列说法哪些正确（）A举力所做的功等于物体机械能的增加 B克服重力做的功等于机械能的增加 C举力和重力做功的代数和等于物体动能的增加 D物体所受合力做的功等于物体机械能的增加 3 质量为 m 的物体，从静止开始，以 g/2 的加速度竖直下落高度 h 的过程中 （）A物体的机械能守恒 B物体的机械能减少 mgh/2 C物体的重力势能减少 mgh D物体克服阻力做功 mgh/2 4 如图，一质量均匀的不可伸长的绳索重为 G，A

13、、B 两端固定在天花板上，今在最低点 C 施加一竖直向下的力将绳拉至 D，在此过程中绳索 AB的重心位置将（）A逐渐升高 B逐渐降低 C先降低后升高 D始终不变 5如图所示，木块 A 放在木板 B 上的左端，用恒力 F 将 A 拉至 B 的右端。第一次将 B 固定在地面上，F 做功为 Wl，产生的热量为 Ql；第二次让 B 可以在光滑的地面上自由滑动，F 做功为 W2，产生的热量为 Q2，则（）6一个人站在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速运动，如图所示，则()A人只受到重力和踏板的支持力作用 B人对踏板的压力大小等于人所受到的重力大小 C踏板对人做的功等于人的机械能增加量 D人所受合

14、力做的功等于人的机械能的增加 7设地球表面的重力加速度为 9.8m/s2,某物以 a=9.8m/s2匀减速下降，则运动过程中它的机械能（）A增加 B减小 C不变 D无法确定 8以 24 m/s 的速度从地面竖直抛出一物体，上升的最大高度为 24 m，设物体运动过程中空气阻力大小不变，上升过程中物体动能和势能相等时所在的高度为 h1 下降过程中，物体动能和势能相等时所在的高度为 h2，则()Ah1、h2都小于 12 m Bh1、h2都大于 12 m Ch1大于 12 m，h2小于 12 m Dh1小于 12 m，h2大于 12 m 9一个质量kgm2.0的小球系于轻质弹簧的一端，且套在竖立的圆环

15、上，弹簧的上端固定于环的最高点 A，环的半径mR5.0，弹簧的原长ml5.00，劲度系数mNk/8.4若小球从图示位置 B 点由静止开始滑动到最低点 C 时，弹簧的弹性势能6.0J，求：第 5 题 A O R B 60 第 4 题 能量守恒用几种典型的功能关系解决问题教学重难点理解功是能量转化能量守恒定律回答能量守恒定律的内容是什么引用教材上的话说明导致机器能不能制成为什么回顾前面所学内容完成下面填空做功的过程就是小球到 C 点时的速度大小?小球在 C 点对环的作用力?10传送带和水平面的夹角为30，其上 A、B 两点间的距离是 5m，传送带在电动机的带动下以smv/1的速度匀速运动，现将一质

16、量为kgm10的小物体（可视为质点）轻放在传送带的 A点，已知小物体和传送带间的动摩擦因素23，则在传送带将小物体从 A点传送到 B 点的过程中，求：传送带对小物体做了多少功?为传送小物体，电动机需额外做多少功?教学反思 参考答案 7.8 功能关系与能量守恒定律 课前预学 1答案见课本 A B 30 第 10 题能量守恒用几种典型的功能关系解决问题教学重难点理解功是能量转化能量守恒定律回答能量守恒定律的内容是什么引用教材上的话说明导致机器能不能制成为什么回顾前面所学内容完成下面填空做功的过程就是2 能量，能量 合外力做功 W总=EkEk2Ek1；重力做功 WG=EpEp1Ep2；弹簧弹力做功 W弹EpEp1Ep2；课内互动【随堂训练】1B 2B 课后提升 1A 2AC 3BCD 4A 5A 6C 7B 8C 93m/s 3.2N 10255J 270J 能量守恒用几种典型的功能关系解决问题教学重难点理解功是能量转化能量守恒定律回答能量守恒定律的内容是什么引用教材上的话说明导致机器能不能制成为什么回顾前面所学内容完成下面填空做功的过程就是