高一物理必修二学案第七章第510节0225doc.docx
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高一物理必修二学案第七章第510节0225doc
五、探究弹性势能的表达式(理论探究)
第一课时
一学习目标:
1)知道探究弹性势能表达式的思路.
2)理解弹性势能的概念,会分析决定弹性势能大小的相关因素.
3)体会探究过程中猜想、分析和转化的方法。
4)领悟求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法。
(重点,难点)
二自主学习:
阅读教科书67页—69页,思考如下问题.
1、发生__________的物体的各部分之间,由于_____的相互作用而具有的势能,叫做弹性势能。
2、弹力做功与弹性势能的变化关系为:
弹力做正功时,弹性势能________,并且弹力做多少功,弹性势能就减少多少;弹力做负功时(克服弹力做功),弹性势能_______,并且克服弹力做多少功,弹性势能就增加多少。
3、弹性势能的大小与弹性的劲度系数、弹簧形变量有关,为了研究弹性势能与劲度系数的关系,应控制什么量不变?
________;为了研究弹性势能与弹簧形变量的关系,应控制________不变。
这种研究方法叫做________,是物理学中的常用方法。
通过实验研究和理论推导可知,弹簧的弹性势能表达式为________。
三交流展示:
四合作探究:
阅读教科书68页-69页,依次解决下面几个问题。
1)弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关?
2)弹簧的弹性势能与拉力做的功有什么关系?
3)怎样计算拉力做的功?
4)怎样计算这个求和式?
五教师点拨
六达标测试题:
1.弹簧的弹性势能大小与弹簧的_____________和弹簧的_________有关.
研究重力势能时是从分析重力做功入手,类比重力势能的探究过程,研究弹性势能也可以从分析___________入手.弹簧的弹力与弹簧受的拉力等大反向,拉力做功等于________________.
2.弹簧的弹性势能的表达式是____________________.你是怎么得到的?
七本节小结:
八课后预习下一节学案.
第二课时
♦自主学习:
复习教科书67页—69页,完成如下问题.
1、关于弹性势能下列说法中正确的是()
A、发生形变的物体都具有弹性势能B、弹性势能是一个标量
C、弹性势能的单位是焦耳(在国际单位制中)D、弹性势能是状态量
2、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、物体只要发生形变,就一定具有弹性势能
C、外力对弹性物体做功,物体的弹性势能就发生变化
D、发生弹性形变的物体,在它们恢复原状时都能对外界做功
3、如图所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端连一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去F后,物体将向右运动,在物体向右运动的过程中下列说法正确的是()
A、弹簧的弹性势能逐渐减少
B、弹簧的弹性势能逐渐增加
C、弹簧的弹性势能先增加再减少
D、弹簧的弹性势能先减少再增加
4、上题中,在弹簧向右运动的过程中,弹簧弹力对物体的做功情况,下列说法正确的是()
A.弹簧对物体做正功B.弹簧对物体做负功
C.弹簧先对物体做正功,后对物体做负功D.弹簧先对物体做负功,后对物体做正功
5、计算变力不能直接把数据代入公式W=Flcosα计算功,此时可以用“微元法”来计算,如图所示为用力缓慢拉升弹簧时,拉力与弹簧升长量之间的关系图像,试推证将弹簧从自由长度到拉升长度为x的过程中,拉力做的功等于kx2/2,弹簧储存的弹性势能也为kx2/2。
(设弹簧的劲度系数为k)
♦交流展示:
在自主学习的基础上,小组将结果展示在小黑板上.
♦教师评价小组讨论成果,并进行指导.
♦合作探究:
6、下列关于弹簧的弹力和弹性势能的说法正确的是()
A、弹力与弹簧的形变量成正比,弹性势能与弹簧的形变量成正比
B、弹力与弹簧的形变量的平方成正比,弹性势能与弹簧的形变量成正比
C、弹力与弹簧的形变量成正比,弹性势能与弹簧的形变量的平方成正比。
D、弹力与弹簧的形变量的平方成正比,弹性势能与弹簧的形变量的平方成正比
7、如图所示为一根弹簧弹力F与形变量x的关系图线:
(1)确定弹簧的劲度系数;
(2)将此弹簧从原长拉伸6cm时,弹性势能为多的大?
(3)将此弹簧压缩4cm时,弹性势能为多大?
8、在一次演示实验中,一压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一小球,测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滚动的距离s如下表所示.由此表可以归纳出小球滚动的距离s跟弹簧压缩的距离d之间的关系,并猜测弹簧的弹性势能EP跟弹簧压缩的距离d之间的关系分别是(选项中k1、k2是常量)()
实验次数
1
2
3
4
d/cm
0.50
1.00
2.00
4.00
s/cm
4.98
20.02
80.10
319.5
A、s=k1d,EP=k2dB、s=k1d,EP=k2d2
C、s=k1d2,EP=k2dD、s=k1d2,EP=k2d2
9、竖直放置的轻质弹簧,劲度系数为k,将质量为m的物体轻轻放在弹簧的上端,物体将上下振动,由于空气阻力的作用,物体最终将静止。
(1)求全过程物体减少的重力势能;
(2)弹簧中储存的弹性势能;
(3)物体减少的重力势能是否等于弹性势能的增加量?
♦每个学生展示在自己的学案上,小组派代表展示在小黑板上,与其它组交流看法.
♦教师点拨
♦本节小结:
♦课后作业:
预习第六节学案.
1.BCD2.AD3.D4.C5.6.C7.
(1)500N/m;
(2)0.9J;(3)0.4J8.D9.
(1)m2g2/k;
(2)m2g2/2;(3)不等
六、探究功与物体速度变化的关系
学习目标:
1.领会探究功与物体速度变化的关系实验的设计思路,经历探究学习的情感体验过程.
2.知道用一根橡皮筋所做的功为”单位的功”.
3.理解小车做匀速运动阶段测量速度比较合理.
4.能进行实验操作,会采集实验数据.
第一课时
一自主学习:
阅读教科书69-71页,完成如下问题.
1、探究实验的设计思路:
要求能够改变功和测量功W,能够对应地测量出物体的速度v。
书本利用如图所示的装置来实验。
本实验中改变功的办法是________________________,功的变化情况是一份功W、二份功2W、三份功3W等,为了是橡皮筋对物体做的功为总功,必须消除摩擦力做功对探究带来的影响,因此实验前必须将木板适当____________,使小车能够在木板上作匀速运动为标准;物体速度的测量是通过_____________来实现的。
2、探究实验的数据分析:
为了清晰地显示出功与速度变化的关系,数据分析时可以采用图象分析法。
如果作出______________是一条直线,表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比例关系,即W∝v;如果不是直线,就可能是W∝v2、W∝v3,甚至W∝
。
因此记录实验数据时可以设计一个如图的表格。
二交流展示:
小组将自己组的看法展示在小黑板上,与别组同学交流看法.
三合作探究
问题1.物体的动能跟哪些因素有关呢?
力对物体做的功与物体的动能间又有什么关系呢?
问题2.在实验探究中,应如何对物体做功?
又怎样表示每次做功的大小呢?
问题3.应该如何来测量物体的速度呢?
选用什么方法比较好呢?
四展示在学案或小黑板上:
五教师点拨
六达标测试题
1如图是本实验的装置示意图。
(1)长木板的倾斜程度如何调试?
(2)小车前上方的钩子在制作造型上有何要求?
2在用本节教材所示的实验装置进行的探究实验时,打出了如图5-6-3所示的一条纸带,请你说说:
(1)利用这条纸带要测出哪个物理量?
(2)要利用纸带上的哪一段,才能正确上述的物理量?
七交流展示:
八教师点拨
九本节小结
一十课外作业:
预习下一课时.
1.
(1)木板的倾斜程度应调节到轻推小车(拖着纸带),则小车恰能在木板上匀速运动。
(2)小车前上方的钩子是用于套橡皮筋的,制作造型上要求在橡皮筋松弛时,很容易从钩子上脱落下来。
2.
(1)在弹簧的弹力消失后,小车的运动近似是匀速运动,利用这条纸带要测出物体匀速运动的速度;
(2)寻找哪些点的间距是均匀的,利用这些点距均匀的点来测量小车的速度,通过测量可以知道,在f-g-h之间点的间隔是均匀的,假设打点计时器的周期为T,则小车的最大速度为vm=fg/2T。
第二课时
一自主学习:
1、关于探究功与物体速度变化的关系实验中,下列叙述正确的是(D)
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、放小车的长木板应该尽量使其水平
D、先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
2、除了从实验探究功与物体速度变化的关系外,也可以从理论上作探究。
如图所示,我们选用理想化模型来探究。
设质量为m的物体放在光滑的水平地面上,用恒定的水平推力使物体移动L的水平距离,试根据牛顿运动定律和功的计算公式,推理功和物体速度变化的关系。
3、设质量为m的物体放在倾角为α的粗糙斜面上,用恒定的推力沿着斜面方向使物体移动L的距离,试根据牛顿运动定律和功的计算公式,推理功和物体速度变化的关系。
本题与习题1的结论有什么不同?
4、在小车牵引纸带运动过程中,打点计时器记录了小车的运动情况,如图所示,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s.试计算
(l)各点瞬时速度:
vA=___________m/s0
vB=___________m/s0.6
vC=___________m/s1.2
vD=___________m/s1.8
vE=___________m/s2.4
(2)设小车质量为m=1.0kg,试作出从A点至B点、至C点、至D点、至E点的过程中,合外力的功W与各计数点速度平方v2的关系图线.
二交流展示:
小组分工展示思考过程,小组间交流看法.
三教师点拨
四本节小结:
五课外作业:
复习本节内容,预习下一课时.
七、动能和动能定理
学习目标:
1.知道动能的符号、单位和表达式,会根据动能的表达式计算运动物体的动能。
2.能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理,理解动能定理的物理意义。
3.领会运用动能定理解题的优越性,理解做功的过程就是能量转化或转移的过程。
会用动能定理处理单个物体的有关问题。
(重点)
4.知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景,能用动能定理计算变力所做的功(重点)。
第一课时
一自主学习:
阅读教科书71-75页,思考如下问题,
1、物体由于________而具有的能叫做动能,计算公式为___________,式中速度v为物体的对_______运动速度,根据公式可知,动能恒大于或等于零。
2、物体的动能变化是由______________________决定的,反映这一规律的定理叫_______,其表达式为___________________。
当__________对物体做正功时,物体的动能将增加,说明_________是物体运动的动力;当___________对物体做负功时,物体的动能将减小,说明____________是物体运动的动力;如果___________对物体不做功(例如匀速圆周运动的向心力),物体的________就不变化。
动能定理指出了物体动能变化的决定因素,因此计算物体的动能变化时,必须从________做功的角度来思考,尤其是在计算变力做功时,一般都选用__________处理。
3、学习教科书73页例题1,例题2,体会应用动能定理的解题步骤:
①确定研究对象,明确它的运动过程;
②正确的________是应用动能定理的前提,由于涉及合外力做功,必须正确进行________,如果出现少力或力方向错误等,则整个问题的解答已经错误;
③正确判断各个力的_______情况,什么力做功?
什么力不做?
什么力做正功?
什么力做负功?
④正确的状态分析,由于动能定理中需要物体初末状态的动能值,因此必须正确分析清楚处末状态的运动情况;
⑤根据W总=mv22/2-mv12/2列方程求解;
⑥写好答案(必要时对答案进行讨论)。
二小组分工展示,同学间交流看法.
三合作探究:
教科书74页思考与讨论。
四达标练习题(书面作业):
教科书74页-75页1,2,3,4,5五个题。
五交流展示达标练习题:
六老师点拨.
七本节小结:
第二课时
一自主学习:
复习上节内容,进一步完成如下问题.
1、下列说法中,正确的是()
A.物体的动能不变,则其速度一定也不变
B.物体的速度不变,则其动能也不变
C.物体的动能不变,说明物体的运动状态没有改变
D.物体的动能不变,说明物体所受的合外力一定为零
2、一物体在水平方向的两个平衡力(均为恒力)作用下沿水平方向做匀速直线运动,若撤去一个水平力,则有()
A.物体的动能可能减少B.物体的动能可能不变
C.物体的动能可能增加D.余下的一个力一定对物体做正功
3、在离地面一定高度处,以相同的动能,向各个方向抛出多个质量相同的小球,这些小球到达地面时,有相同的()
A.动能B.速度C.速率D.位移
4、.在光滑水平面上.质量为2kg的物体以2m/s的速度向东运动,当对它施加一向西的力使它停下来,则该外力对物体做的功是()
A.16JB.8J.C.4JD.0
5、甲、乙、丙三个物体具有相同的动能,甲的质量最大,丙的最小,要使它们在相同的距离内停止,若作用在物体上的合力为恒力,则合力()
A.甲的最大B.丙的最大
C.都一样大D.取决于它们的速度
6、把一根弹簧平放在光滑水平面上,使一端固定.把一个质量为1kg的滑块放在弹簧另一端,用力水平推动滑块使弹簧压缩.当把滑块由静止释放后,经过0.5s弹簧把滑块以10m/s的速度水平弹出去,在这段时间内弹簧对滑块做功的平均功率等于()
A、20WB、200WC、100WD、25W
7、一个质量为2kg的物体,以4m/s的速度在光滑水平面上向右滑行,从某个时刻起,在物体上作用一个向左的水平力,经过一段时间,物体的速度方向变为向左,大小仍然是4m/s,在这段时间内水平力对物体做的功为()
A、0B、8JC、16JD、32J
8、速度为v的子弹,恰可穿透一固定着的木板,如果子弹速度为2v,子弹穿透木板的阻力视为不变,则可穿透同样的木板()
A、2块B、3块C、4块D、1块
9、两辆汽车在同一平直路面上行驶,它们的质量之比m1:
m2=1:
2,速度之比v1:
v2=2:
1.当两车急刹车后,甲车滑行的最大距离为s1,乙车滑行的最大距离为s2.设两车与路面的动摩擦因数相等,不计空气的阻力,则()
A、s1:
s2=1:
2B、s1:
s2=1:
1C、s1:
s2=2:
1D、s1:
s2=4:
1
10、如图所示,一个质量为m的物体在高为h的斜面上刚好匀速下滑,现用平行于斜面的力缓慢地将物体沿斜面从底端拉到顶端,拉力所做的功为________.
11、在距地面12m高处以12m/s的速度抛出一个质量为2kg的物体,物体落到地面时的速度是19m/s,那么人在抛物的过程中对物体做的功是____J,物体下落过程中克服阻力做的功是____J.
12、均匀直木板长为L=40cm,质量为2.0kg,与桌面间动摩擦因数为0.2.若在木板左端用一水平推力F将其推下桌子,水平推力至少做功___________J.(取g=10m/s2).
13、一人在雪橇上,从静止开始沿着高度为15m的斜坡滑下,到达底部时的速度为10m/s,人和雪橇的总质量为60kg,下滑过程中克服阻力做的功等于______J.(取g=10m/s2).
14、如图所示,BD为一水平面,AC是斜面,一物体从A点由静止开始沿AC滑下,滑至D点时速度刚好为零,如果斜面改为AE(φ>θ),让该物体从A点由静止开始沿AE滑下,最终物体静止于水平面上的F点(图中未画出).试推证F点在D的左边、右边、还是与D点重合.(已知物体与接触面之间的动摩擦因数处处相同,不计物体通过E或C点时的能量损失)
15、质量为m的滑块与倾角为θ的斜面间的动摩擦因数为μ,μ(1)滑块最终停在何处?
(2)滑块在斜面上滑行的总路程是多少?
二交流展示:
三教师点拨:
四本节小结:
1.BD2.AC3.AC4.C5.C6.C7.A8.C9.D10.2mgh
11.144,2312.0.8J13.6.0×10314.F点与D点重合
15.
(1)停在斜面底端
(2)(v02+2gh)/2μgcosθ
八、机械能守恒定律
学习目标:
♦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.
♦能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化之间的关系,推导出机械能守恒定律.
♦会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒,(重点)能运用机械能守恒定律解决有关问题.(重点,难点)
♦能从能量转化的角度理解机械能守恒条件,领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性.
第一课时
一自主学习,完成下列填空
1、机械运动的___________________统称为机械能。
其含义是机械能的表现形式有三种:
即__________________。
有时物体只具有动能,如水平路面上匀速行驶的汽车(取路面上的重力势能为零),我们说汽车也具有机械能。
2、三种形式的机械能之间也可以发生相互_______,如作竖直上抛运动的物体在上升过程中,_______在转化为_________;运动的小球碰到水平放置的一端固定的弹簧,在将弹簧压缩的过程中,小球的_________在转化为____________,弹出的过程中,_________又转化为小球的_________。
如果在转化过程中满足总机械能守恒,则对我们处理问题带来极大的便利。
3、理论推理和实验验证都能指出:
在只有____________的情况下,物体的动能和势能(含重力势能及弹簧势能)发生相互转化,但机械能的总量__________。
机械能守恒定律的表达式为:
____________________________,或者Ek2+Ep2=Ek1+Ep1此外还有WG=-ΔEp;-ΔEp=ΔEk;ΔE机=0(较适用于定性或半定量说理)
4、学习教科书76页例题,体会应用机械能守恒定律处理问题的解题步骤:
①确定研究对象和研究________(可以单个物体,也可以是相互作用的几个物体的整体);
②考察_____________的条件是否满足(这一步骤比较容易出错,也是考试的重点,应紧扣只有重力、弹力做功,只存在重力势能、弹性势能和动能的转化来判断);
③对物体做运动的状态分析,确定物体的初末动能;选择零势能点或面,确定初末状态的势能值。
(注意物体的速度应为对地速度);
④应用机械能守恒定律列出方程m2v22/2+mgh2=m1v12/2+mgh1并解方程;
⑤写好答案,必要时作讨论。
二自主学习教科书74页问题与练习
三交流展示
四教师点拨
五书面作业:
将教科书74页-75页3,4,5的分析过程背写在作业上.
六本节小结:
第二课时
一自主学习
1、关于机械能是否守恒,下列叙述中正确的是()
A、作匀速直线运动物体的机械能一定守恒
B、作匀变速运动物体的机械能可能守恒
C、外力对物体做功为零时,机械能一定守恒
D、只有重力对物体做功,物体的机械能一定守恒
2、在下列情况中,物体的机械能守恒的是(不计空气阻力)()
A、推出的铅球在空中运动的过程中
B、沿着光滑斜面匀加速下滑的物体
C、被起重机匀速吊起的物体
D、物体做平抛运动
3、下列关于物体机械能守恒的说法中,正确的是()
A.运动的物体,若受合外力为零,则其机械能一定守恒
B.运动的物体,若受合外力不为零,则其机械能一定不守恒
C.合外力对物体不做功,物体的机械能一定守恒
D.运动的物体,若受合外力不为零,其机械能有可能守恒
4、当物体克服重力做功时,物体的()
A.重力势能一定减少,机械能可能不变
B.重力势能一定增加,机械能一定增加
C.重力势能一定增加,动能可能不变
D.重力势能一定减少,动能可能减少
5、a、b、c三球自同一高度以相同速率抛出,a球竖直上抛,b球水平抛出,c球竖直下抛.设三球落地时的速率分别为va、vb、vc,则()
A.va>vb>vcB.va=vb>vcC.va<vb<vcD.va=vb=vc
6、一起重机吊着物体以加速度a(a在下落一段距离的过程中,下列说法中正确的是()
A、重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量
B、物体重力势能的减少量等于物体动能的增加量
C、重力做的功大于物体克服缆绳的拉力所做的功
D、物体重力势能的减少量大于物体动能的增加量
7、物体以60J的初动能,从A点出发作竖直上抛运动,在它上升到某高度时,动能损失了30J,而机械能损失了10J,则该物体落回到A点时的动能为(空气阻力恒定)()
A、50JB、40JC、30JD、20J
8、以v0的速度竖直向上抛出一物体,忽略空气阻力影响,则物体上升的最大高度hmax=_________;物体的重力势能为动能一半时,物体离抛出点的高度而h1=hmax;物体的重力势能和动能相等时,物体离抛出点的高度h2=______hmax;物体的动能是势能的一半时,物体离抛出点的高度h3=________hmax;物体的速度减为时,物体离抛出点的高度h4=__________hmax。
二合作探究:
9、如图所示,一轻绳跨过定滑轮悬挂质量为mA、mB的A、B两物块,滑轮的质量以及所有摩擦不计,已知mB>mA初始时两物块均静止,在两物块运动过程中,下列说法中正确的是()
A、B减少的重力势能等于A增加的重力势能
B、B的机械能守恒
C、系统的机械能守恒,但两物体各自的机械能都在变化
D、B机械能的减少等于A机械能的增加
10、如图所示,光滑半球的半径R=0.8m,一小球从其顶端由静止开始滑下,球到达地面时的速率是多少.(g取10m/s2)
11、a、b为紧靠着的且两边固定的两张相同的薄纸,如图所示。
一个质量为m的小球从距纸面高度为H处自由下落,恰好能穿破两张纸(即穿过后速度为零)。
现将a纸的位置升高,b纸的位置不变,要使小球仍能穿破两张纸,则a纸上移的最大高度是多大?
12、如图所示,质量为m的小球A和质量为3m的小球B用细杆连接在一起,竖直地靠在光滑墙上,A球离地面高度为h,墙壁转角呈弧形,释放后它们一起沿光滑水平面滑行,求滑行的速度。
三交流展示:
四教师点拨:
五书面作业:
1.BD2.ABD3.D4.C5.D6.ACD7.D8.v02/2g,1/3,1/2,2/3,3/4
9.CD10.4m/s11.H/212.(gh/2)1/2
九、实验:
验证机械能守恒定律
学习目标:
♦理解实验的设计