第四章機(jī)械能(教科版必修2)

1、第四章 機(jī)械能第一節(jié) 功教材導(dǎo)讀1.起重機(jī)提起貨物的時候，貨物在鋼繩拉力作用下上升一段距離，請同學(xué)們思考：a、鋼繩對物體拉力的方向如何？物體的位移方向又如何？那么，鋼繩的拉力對貨物是否做了功？b、如果貨物被拉到一定高度后，起重機(jī)和貨物共同沿水平方向前進(jìn)了一段距離，則這段時間內(nèi)鋼繩對貨物的拉力方向如何？貨物的位移方向又如何？這種情況下鋼繩的拉力對貨物又是否做了功？2.機(jī)車牽引列車前進(jìn)，機(jī)車對列車的牽引力方向是水平的，列車的位移也是水平的，牽引力對列車是否做了功？纖夫拉船的力的方向與船前進(jìn)方向有一定的夾角，不在同一方向上，拉力對船做不做功？什么情況力對物體做功？如何計算功的大小？請同學(xué)們帶著這些問

2、題閱讀教材P58-60自學(xué)檢測目標(biāo)一：功的概念：一個物體受到力的作用，且 ，這個力就對物體做了功。 做功的兩個不可缺少的要素： 。目標(biāo)二：功的大小 用F表示力的大小，用X表示位移的大小，用W表示功的大小FFxxFF4-1-1a、 若力的方向和物體運(yùn)動的方向一致時：功的大小 W= b、 若力F的方向與位移方向成某一角度時， 功的大小W= c、功是標(biāo)量，在國際單位制中，功的單位是 目標(biāo)三：關(guān)于正功和負(fù)功(1)當(dāng)力F和位移x方向互相垂直時，力F對物體 (2)當(dāng)力F和位移x方向的夾角為銳角時，力F對物體做 功，此時力F對物體起著動力作用。 (3)當(dāng)力F和位移x方向的夾角為鈍角時，力F對物體做 功，此時

3、力F對物體起著阻力作用。質(zhì)疑討論1：一個物體受到多個力的作用，而且這些力對物體都做了功，那么我們?nèi)绾吻筮@些力對物體所做的總功呢？質(zhì)疑討論2：實際生活中，我們也經(jīng)常涉及變力做功問題，對于變力做功，我們?nèi)绾斡嬎隳兀浚ㄒM(jìn)轉(zhuǎn)化思想）質(zhì)疑討論3：談?wù)勀銓Φ囊话愎絎=FXCOSa的理解？【精典例題】一、功的計算在應(yīng)用W=FXCOSa計算時要明確計算的是哪個力所做的功。a是力的正方向與位移正方向間的夾角。F例1.如圖所示，物體在力作用下在水平面上發(fā)生一段位移X，試分別計算這四種情況下力F對物體所做的功。設(shè)在這四種情況下力F和位移X的大小都相同：F=10N，X=1m，角的大小如圖所示。 甲=1500Fv

4、乙=30Fv丙=300v丁=00F v4-1-24-1-3導(dǎo)練1.物體沿弧線形軌道滑下后進(jìn)入足夠長的水平傳送帶上，傳送帶以圖示方式勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，則傳送帶對物體做功的情況可能是（ ）A、始終不做功B、先做負(fù)功后做正功C、先做正功后不做功D、先做負(fù)功后不做功導(dǎo)思：先分析物體在傳送帶上相對傳送帶的運(yùn)動情況，然后確定物體的受力方向和位移方向間的關(guān)系，從而確定傳送帶對物體做正功和負(fù)功的情況。導(dǎo)練2.教材60頁2、3、44-1-4例2.如圖所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量M=20kg,斜面傾斜角=370，斜面的長度L=0.5m，貨物與斜面間的動摩擦因素=0.2,求貨物從斜面頂端滑到底端的過程中受到的

5、各個力所做的功以及合外力做的功。導(dǎo)思：1、求功時要知道是求哪個力對哪個物體做的功；做功的兩個不可缺少的要素是力和在力的方向上的位移，因而功是過程量，所以求功時要明確所研究的過程，進(jìn)而確定這一過程中力和在力的方向上所發(fā)生的位移。2、功是標(biāo)量，所以求合力的功時可以先求出合力再求物體在合力作用下做的功；或者先求出每個力做的功，然后再求各力做功的代數(shù)和。xABLV04-1-5例3.質(zhì)量為M的長木板放在光滑的水平面上，一個質(zhì)量為m的滑塊以某一初速度沿木板表面從A滑至B點，在木板上前進(jìn)了L，而木板前進(jìn)x，如右圖，若滑塊與木板間的動摩擦因素為，求滑動摩擦力對滑塊、對木板做功各為多少？導(dǎo)思：注意區(qū)別滑塊的對地

6、位移和滑塊相對木板的位移。R4-1-6例4.如圖，某個力F=10N作用于半徑為R=1m的轉(zhuǎn)盤的邊緣上，力F的大小保持不變，但方向保持在任何時刻均與作用點的切線一致，則轉(zhuǎn)動一周這個力F做的總功為（ ）A、0 B、20 C、10 D、10導(dǎo)思:化變力為恒力AF1F24-1-7導(dǎo)練3.如圖，物體A在兩個相互垂直的力F1 F2 作用下運(yùn)動，在一段時間內(nèi)， F1 對物體做功3J， F2對A做功4J，那么合力做功是（ ）A、5J B、7JC、1J D、F1 F2大小未知故無法確定MNv4-1-8導(dǎo)練4.如圖，水平傳送帶以v=6m/s順時針運(yùn)轉(zhuǎn)，兩傳動輪M、N之間的距離為L=10m，將一質(zhì)量m=3kg的物體

7、輕放在傳送帶上（M輪的正上方）。已知物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.3。在物體由M處傳送到N處的過程中，傳送帶對物體的摩擦力做了多少功？（g=10m/s2）導(dǎo)練5.如圖，北戴河的旅游景點之一的滑沙場有兩個坡度不同的斜面AB和AB（都可以看作斜面）。甲乙兩名旅游者分別乘兩個滑沙撬從插有紅旗的A點由靜止出發(fā)，同時分別沿AB和A B滑下，最后都停在水平沙面BC上。設(shè)滑沙撬和沙面的動摩擦因素處處相等，滑沙者保持一定姿勢坐在滑沙撬上不動，都經(jīng)過了C點（設(shè)已知OB長為a，B B長為b，BC長為c），則下列說法正確的是（ ）AOBB “”“”C4-1-9A、到達(dá)C的過程中，摩擦力做功相等B、到達(dá)C的過程中，

8、走AB路線時摩擦力做功多C、到達(dá)C的過程中，走AB路線時摩擦力做功多D、無法判定兩條路線摩擦力做功的多少導(dǎo)思：試著寫出滑沙者通過斜面時克服摩擦力做的功的表達(dá)式；再寫出通過水平面時摩擦力做的功的表達(dá)式；把二者加起來分析整個過程中，摩擦力做功有什么特點？或與什么有關(guān)？1.關(guān)于功是否為矢量，下列說法正確的是（ ）A、因為功有正功和負(fù)功，所以功是矢量 B、因為功沒有方向性，所以功是標(biāo)量C、力和位移都是矢量，功也一定是矢量 D、力是矢量，功也是矢量2. 物體在兩個相互垂直的力作用下運(yùn)動，力F1對物體做功6J，物體克服力F2做功8J，則F1、F2的合力對物體做功為（ ） A、14JB、10JC、2JD、2

9、J3.一個水平方向的恒力F先后作用于甲、乙兩個物體，先使甲物體由靜止開始沿著粗糙的水平面運(yùn)動距離s，做功的數(shù)值為W1；再使乙物體沿光滑的水平面由靜止開始滑過距離s，做功的數(shù)值為W2，則（ ）A、W1=W2 B、W1W2C、W1M乙，則(以地面為零勢面) （ ）A、甲物體的勢能大 B、乙物體的勢能大C、甲、乙兩物體的勢能相等 D、 不能判斷6.用繩子吊起質(zhì)量為M的物體，當(dāng)物體以加速度a勻加速上升H的高度時，物體增加的重力勢能為（ ）A、MgH B 、MgH+Mga C 、M(g-a) D、 Mga7如圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，假設(shè)桌面處重力勢能為零，

10、則小球落地前瞬間的重力勢能為( )A、-mgh B、 mgH C、 mg(H+h) D、 mg(H-h)8井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根長3m的繩子系住一個重100N的物體，若以地面為參考平面，則物體的重力勢能為；若以井底面為參考平面，則物體的重力勢能為。9在水平地面上平鋪n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h，如將磚一塊一塊地疊放起來，至少需要做多少功？第四節(jié) 動能 動能定理 1、動能定理的推導(dǎo)：根據(jù)牛頓第二定律Fa和運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)可得：_ 2、動能定理中所說的外力，既可以是重力、彈力、摩擦力、也可以是任何其他的力，動能定理中的W是指所有作用在物體上的外力的_所做的功. 3、物體的動能

11、變化是由_決定的，反映這一規(guī)律的定理叫_，其表達(dá)式為_。當(dāng)_對物體做正功時，物體的動能將增加，說明_是物體運(yùn)動的動力；當(dāng)_對物體做負(fù)功時，物體的動能將減小，說明_是物體運(yùn)動的阻力；如果_對物體不做功（例如勻速圓周運(yùn)動的向心力），物體的_就不變化。動能定理指出了物體動能變化的決定因素，因此計算物體的動能變化時，必須從_做功的角度來思考，尤其是在計算變力做功時，一般都選用_處理。 4、動能定理是無條件適用的，它是力學(xué)中的重要定理，應(yīng)用動能定理的一般步驟為：確定研究對象，明確它的運(yùn)動過程；正確的_是應(yīng)用動能定理的前提，由于涉及合外力做功，必須正確進(jìn)行_，如果出現(xiàn)少力或力方向錯誤等，則整個問題的解答已

12、經(jīng)錯誤；正確判斷各個力的_情況，什么力做功？什么力不做功？什么力做正功？什么力做負(fù)功？正確的狀態(tài)分析，由于動能定理中需要物體初末狀態(tài)的動能值，因此必須正確分析清楚初末狀態(tài)的運(yùn)動情況；根據(jù)W總=mv22/2mv12/2列方程求解；寫好答案（必要時對答案進(jìn)行討論）。1.動能是標(biāo)量，狀態(tài)量.決定于物體的初態(tài)和末態(tài)，且只決定于初態(tài)和末態(tài)的速度大小，與速度方向無關(guān) 2.動能定理中動能的變化量等于力做的功，此處的力指的是物體所受的合外力，而不是單獨(dú)的某個力.其中特殊的：比如物體做拋體運(yùn)動，若忽略空氣阻力只受重力作用，那么合力就等于重力。3.動能定理的表達(dá)式雖是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動的情況下得出的，但

13、對于外力是變力，物體做曲線運(yùn)動的情況同樣適用.例題11.一質(zhì)量為kg的物體被人用手由靜止向上提升，這時物體的速度是2 /s，則下列說法正確的是（ ）A.手對物體做功 JB.合外力對物體做功 JC.合外力對物體做功 JD.物體克服重力做功 J辨析：確定初末狀態(tài)就能確定合力做功。各個力做功之和等于總功。答案：ACD變式訓(xùn)練11下列說法中，正確的是 （ ）A . 物體的動能不變，則物體所受的外力的合力必定為零B . 物體的動能變化，則物體所受的外力的合力必定不為零C. 物體的動量變化，則物體的動能必定發(fā)生變化D. 物體所受的合外力不為零，物體的速度必定發(fā)生變化例題22.一個質(zhì)量為2kg的物體，以4m

14、/s的速度在光滑水平面上向右滑行，從某個時刻起，在物體上作用一個向左的水平力，經(jīng)過一段時間，物體的速度方向變?yōu)橄蜃?，大小仍然?m/s，在這段時間內(nèi)水平力對物體做的功為（ ） A、0 B、8J C、16J D、32J辨析：水平方向只有水平力做功，其做功等于總功。應(yīng)用動能定理，由于初末速度大小相等，所以初末動能大小相等，做功為0.答案：A變式訓(xùn)練22在光滑水平面上質(zhì)量為2kg的物體以2ms的速度向東運(yùn)動，當(dāng)對它施加一向西的力使它停下來，則該外力對物體做的功是（ ）A16J B8J C4J D01、質(zhì)點在恒力作用下從靜止開始做直線運(yùn)動，則此質(zhì)點任一時刻的動能（ ）A.與它通過的位移s成正比B.與它

15、通過的位移的平方成正比C.與它運(yùn)動的時間成正比D.與它運(yùn)動的時間的平方成正比 2、下列說法中，正確的是（ ）A物體的動能不變，則其速度一定也不變B物體的速度不變，則其動能也不變C物體的動能不變，說明物體的運(yùn)動狀態(tài)沒有改變D物體的動能不變，說明物體所受的合外力一定為零3、一物體在水平方向的兩個平衡力(均為恒力)作用下沿水平方向做勻速直線運(yùn)動，若撤去一個水平力，則有（ ）A物體的動能可能減少 B物體的動能可能不變C物體的動能可能增加 D余下的一個力一定對物體做正功4、在離地面一定高度處，以相同的動能，向各個方向拋出多個質(zhì)量相同的小球，這些小球到達(dá)地面時，有相同的（ ）A動能 B速度 C速率 D位移

16、5、甲、乙、丙三個物體具有相同的動能，甲的質(zhì)量最大，丙的最小，要使它們在相同的距離內(nèi)停止，若作用在物體上的合力為恒力，則合力（ ）A甲的最大 B丙的最大 C都一樣大 D取決于它們的速度6、把一根彈簧平放在光滑水平面上，使一端固定把一個質(zhì)量為1kg的滑塊放在彈簧另一端，用力水平推動滑塊使彈簧壓縮當(dāng)把滑塊由靜止釋放后，經(jīng)過0.5s彈簧把滑塊以10m/s的速度水平彈出去，在這段時間內(nèi)彈簧對滑塊做功的平均功率等于（ ） A、20W B、200W C、100W D、25W7、靜止在光滑水平面上的物體，在水平力F的作用下產(chǎn)生位移s，而獲得速度，若水平面不光滑，物體運(yùn)動時受到的摩擦力為F/（是大于1的常數(shù)）

17、，仍要使物體由靜止出發(fā)通過位移s而獲得速度，則水平力為A.B.C.nFD.(n+1)F8、一人在雪橇上，從靜止開始沿著高度為15m的斜坡滑下，到達(dá)底部時的速度為10m/s，人和雪橇的總質(zhì)量為60kg，求物體在下滑過程中克服阻力做的功（取g=10m/s2）第五節(jié) 機(jī)械能守恒定律1、機(jī)械能： 和 統(tǒng)稱機(jī)械能，即E= 。2、機(jī)械能守恒定律3、在只有 做功的情形下，物體的 和 發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量 ，這就是機(jī)械能守恒定律。4、機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為： 。5、在只有彈力做功情形下，物體的 和 相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量 ，即機(jī)械能守恒。6、應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題思路（1）確定研究系統(tǒng)（通常是物體和

18、地球、彈簧等）和所研究的過程。（2）進(jìn)行受力分析，確認(rèn)是否滿足守恒的條件。（3）選擇零勢能參考面（點）。（4）確定初、末狀態(tài)的動能和勢能。（5）根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程求解。7、應(yīng)用機(jī)械能守恒定律應(yīng)該注意（1）必須準(zhǔn)確地選擇系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上分析內(nèi)力和外力的做功情況；（2）必須由守恒條件判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒；（3）必須準(zhǔn)確地選擇過程，確定初、末狀態(tài)；（4）寫守恒等式時應(yīng)注意狀態(tài)的同一性。1、由于能量是標(biāo)量，機(jī)械能指的是兩種能量的總和，即就是動能和勢能的總和，是代數(shù)和而不是矢量和。2、機(jī)械能守恒指的是機(jī)械能的總量保持不變，能量只能在動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化，而不能參與其他能量的轉(zhuǎn)化。即若物體的動能

19、減少，則勢能就會相應(yīng)的增加，反之即可。3、對勢能的理解，除了重力勢能還包括彈性勢能。條件中所說的彈力做功指的是像彈簧發(fā)生彈性形變效果的彈力，而不包括像支持力，壓力這類彈力4、機(jī)械能守恒與否與合力是否為0并無必然聯(lián)系。只需判斷是否只有系統(tǒng)內(nèi)彈力和重力做功即可例1.以下運(yùn)動中機(jī)械能守恒的是().A物體沿斜面勻速下滑B物體從高處以g/3的加速度豎直下落C不計阻力,細(xì)繩一端拴一小球,使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動D物體沿光滑的曲面滑下 辨析：機(jī)械能守恒指的是機(jī)械能的總量保持不變，能量只能在動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化，而不能參與其他能量的轉(zhuǎn)化。即若物體的動能減少，則勢能就會相應(yīng)的增加，反之即可。答案:CD變式

20、訓(xùn)練1.下列情況中,運(yùn)動物體機(jī)械能一定守恒的是( ).A物體所受的合外力為零 B物體不受摩擦力C物體受到重力和摩擦力 D物體只受重力 例2.有一斜面體，放在光滑的水平面上，一個小物塊從斜面頂端無摩擦地自由滑下，在下滑過程中（ ）A斜面體對小物塊的彈力做功為零 B小物塊的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為小物塊的動能C小物塊的機(jī)械能守恒 D小物塊、斜面體構(gòu)成的物體系的機(jī)械能守恒辨析：系統(tǒng)沒有機(jī)械能損失，機(jī)械能守恒。但由于滑塊下滑時斜面體水平方向受力所以會在水平方向發(fā)生位移，彈力要做功。答案：D變式訓(xùn)練2質(zhì)量為m的物體，從靜止開始，以g2的加速度豎直下落h,下列說法不正確（ ）A.物體的機(jī)械能守恒 B.物體的機(jī)械

21、能減少mgh2C .物體的重力勢能減少mgh D.物體克服阻力做功mgh2例3.兩個物體的質(zhì)量之比為13，它們距地面的高度之比也為13。讓它們自由落下，則它們落地時的動能之比為（ ）A. 13 B. 31 C. 19 D. 91辨析：由機(jī)械能守恒。帶入數(shù)據(jù)可得答案C答案:C變式訓(xùn)練3. a、b、c三球自同一高度以相同速率拋出,a球豎直上拋,b球水平拋出,c球豎直下拋.設(shè)三球落地的迷率分別為va、vb,vc則().Avavbvc Bva=vbvc Cvavb=vc Dva=vb=vc 1.關(guān)于機(jī)械能是否守恒,下列敘述中正確的是().A作勻速直線運(yùn)動的物體的機(jī)械能一定守恒 B作勻變速運(yùn)動的物體機(jī)械

22、能可能守恒C外力對物體做功為零時,機(jī)械能一定守恒 D只有重力對物體做功,物體機(jī)械能一定守恒2.下列說法中正確的是().A一個物體所受的合外力為零,它的機(jī)械能一定守恒B一個物體所受的合外力恒定不變,它的機(jī)械能可能守恒C一個物體作勻速直線運(yùn)動,它的機(jī)械能一定守恒D一個物體作勻加速直線運(yùn)動,它的機(jī)械能可能守恒 3.質(zhì)量為m的物體,以初速度v0由固定的光滑斜面的底端沿斜面向上滑動,在滑動過程中,當(dāng)高度為h時,該物體具有的機(jī)械能為().A B Cmgh D) 4.如圖所示,質(zhì)量相同的兩個小球,分別用長l和2l的細(xì)繩懸掛在天花板上,分別拉起小球使線伸直呈水平狀態(tài),然后輕輕釋放.當(dāng)小球到達(dá)最低位置時( ).

23、A兩球運(yùn)動的線速度相等 B兩球運(yùn)動的角速度相等C兩球的向心加速度相等 D細(xì)繩對兩球的拉力相等 5.當(dāng)重力對物體做正功時,物體的().A重力勢能一定增加,動能一定減少 B重力勢能一定減少,動能一定增加C重力勢能一定減少,動能不一定增加 D重力勢能不一定減少,動能一定增加 6.圖中的四個選項,木塊均在固定的斜面上運(yùn)動,其中圖(A)(B)(C)中的斜面是光滑的,圖(A)(B)中的F為木塊所受的外力,方向如圖中箭頭所示,圖(A)(B)(D)中的木塊向下運(yùn)動,圖(C)中的木塊向上運(yùn)動.在這四個圖所示的運(yùn)動過程中,機(jī)械能守恒的是圖(). 7.跳傘運(yùn)動員在剛跳離飛機(jī)、其降落傘尚未打開的一段時間內(nèi),下列說法中正確的是().A空氣阻力做正功B重力勢能增加 C動能增加D空氣阻力做負(fù)功 8.槍豎直向上以初速度v0發(fā)射子彈,忽略空氣阻力,當(dāng)子彈離槍口距離為多少時,子彈的動能是其重力勢能的一半.探究實驗:驗證機(jī)械能守恒定律圖201234s1s2s3h1h2h3h4為進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實驗，有下列器材可