文档介绍：南京市第十三中学高一物理一体化教学案
第五章机械能及其守恒定律
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[要点导学]
,用能量转化和守恒来思考和分析物理问题,是物理学中的重要思维方法。动能和势能的概念,动能和势能转化过程中,动能减少(或增加)的同时,势能在增加(或减少),这就是能量转化和守恒的思想,是本节的重点。
(1)观察和实验
图5-1-1
观察自然现象和实验现象是物理学研究的基本方法,伽利略通过对小球运动现象的观察和分析(如图5-1-1),得到牛顿第一定律的基本内容:“如果斜面是光滑的,小球将一直沿水平直线运动下去。”同时得到:“无论斜面B比斜面A陡些或缓些,小球总会在斜面上的某点停下来,这点距斜面低端的竖直高度与它出发时的高度相同”的观察结论。
(2)推理和概括
通过对观察结论的分析和概括,抓住主要矛盾,忽略次要因素或干扰因素,抽象出物理的本质(规律性的东西),完成由感性向理性的上升。如图5-1-1所示实验,如果忽略摩擦力这个干扰因素,可推断出此过程中隐含这某种守恒量,此守恒量就是初中物理中接触过的机械能(即动能和势能的总和)。
“能量”的概念
能量是一个抽象的物理概念,是物理学中研究问题的“工具”,书本并没有对能量下严格的定义,而是将“记得”说成是一个守恒量,这个守恒量叫做能量。其原因是在本节教材中无法对能量下严格的定义,因此在此不要去追求能量的严格定义,随着学习的深入会逐步得到准确的定义,但应该看到物理学中的守恒量有着十分重要的功能。
(1)物体凭借其_________而具有的能量叫做势能(Poctential energy)
(2)正确理解势能的概念,必须理解位置的概念,物体(看作质点)所处的位置是一个空间点,在一维空间(数轴)上用(x)表示,在二维空间(平面直角坐标系)中用(x、y)表示;在三维空间中用(x、y、z)表示。本处不讨论势能的大小到底有哪些因素决定,仅要知道势能与位置有关,当位置改变时,势能也随之改变。
(3)势能和动能可以相互转化,在这种转化时,势能减少的同时,__________在增加,势能增加的同时,_________在减少。
(1)物体由于_________而具有的能量叫做动能(ic energy)。
(2)正确理解动能的概念,必须理解运动的相对性,即前面学过的参考系问题,由于牛顿力学仅适用于________参考系,因此本处运动的参考系也是指____________,没有特殊说明,一般指地面参考系。本处不讨论动能到底由什么因素决定,但要知道当物体的速度大小发生变化时,物体的动能也将发生变化。
(3)动能可以和势能发生转化,在这种转化过程中,动能减少同时,__________在增加,图5-1-2
动能增加的同时,_________在减少.
[范例精析]
例如图5-1-2所示,河道中的水在稳恒地流淌(各处的水流速度不随时间改变),设截面A1B1的面积为S1,流速与截面垂直,速度为V1;截面A2B2的面积为S2,速度为V2,通过观察和分析,本题中位于A1B1A2B2区域中的水的体积是否为一个守恒量?若是的话,你可以推断出S1、S2、V1、V2满足什么规律?
解析由于水不可压缩,单位时间内流入A1B1的水的体积应等于流出A2B2面的体积,因此位于A1B1A2B2区域中的水的体积是一个守恒量。
考察很短的时间Δt,流入A1B1的水的体积为ΔV1=S1V1Δt,流出A2B2面的的水的体积ΔV2=S2V2Δt,所以S1V1= S2V2,截面积越小的地方,水的流速越大。
拓展截面积和流速的乘积称为流量(单位时间内流过截面的液体的体积,单位为m3/s),通常用Q表示,即Q=SV。如果各处的流量不等,则水位就升高或降低,为非稳恒流动。
§ 功
一、教学目标概览
1、知道功的定义,影响力做功的因素,功的正负
2、理解功的公式,各物理量的含义,负功的意义,负功的表述
3、能区分变力做功与恒力做功的方法
二、聚焦重点难点
重点:功的计算
难点:功的计算中的各物理量的物理意义。
三、教学互动
(一)功
1、功的定义
2、功的计算公式,
(1)各物理量的意义
(2)对功的理解
举例巩固:举重的两个过程中举力有没有对杠铃做功
(二)功的计算公式
1、功的计算公式:
(1)就图1提出:水平力F使滑块沿水平方向发生位移s这个过程中,F对滑块做了多少功如何?
S
【例1】质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,由静止下滑,下滑S的距离,已知物体与斜面的动摩擦因数为μ,求:(1)重力做的功?(2)弹力做功?(3)摩擦力做功?
【例2】上题中,如果斜面被水平力推