動能、勢能、功和能量的變化關(guān)系

龍文教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義講義編號學(xué)員編號： 年級：高一學(xué)員姓名： 輔導(dǎo)科目：物理課 題動能、勢能、功和能量的變化關(guān)系授課時間：20 備課時間：20教學(xué)目標(biāo)1?理解重力勢能的計算公式，知道重力勢能是標(biāo)量，單位是焦耳2?掌握動能的表達(dá)式重點、難點重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系考點及考試要求重力勢能動能教學(xué)內(nèi)容一、 高一知識講解二、 新課講解1、 動能物體由于運動而具有的能量叫動能；1公式：E=2mv2動能是標(biāo)量，只有大小沒有方向；動能是狀態(tài)量，因為動能對應(yīng)的是物體的一個運動狀態(tài)；動能是相對量，因為速度具有相對性，參考系不冋速度往往不冋，動能也就不冋，一般取地面作為慣性參考系；動能相等的兩個物體，它的速度不一定相等。動能單位是J。它的推導(dǎo)過程是1kg?m2/s2=1N?m=1J2、 動能定理（1）動能定理的推導(dǎo)因為F=ma和v2一*=2asTOC\o"1-5"\h\zV2一v2 1 1W=Fs=ma~^1=mv2一mv2=E一E2a 2221 k2 kiW=E—Ek2 ki即合力所做的功，等于物體動能的變化。（2）動能定理的表述合外力做的功等于物體動能的變化。（這里的合外力指物體受到的所有外力的合力，包括重力）。表達(dá)式為W=AEk動能定理也可以表述為：外力對物體做的總功等于物體動能的變化。實際應(yīng)用時，后一種表述比較好操作。不必求合力，特別是在全過程的各個階段受力有變化的情況下，只要把各個力在各個階段所做的功都按照代數(shù)和加起來,就可以得到總功。3?重力勢能（1） 定義：物體由于被舉高而具有的能量.（2） 重力勢能的表述式E=mgh物體的重力勢能等于物體的重量和它的高度的乘積，重力勢能是標(biāo)量，也是狀態(tài)量，其單位為Jp（3） 重力做功與重力勢能的關(guān)系重力做功只跟物體的運動過程中初、末位置的高度差有關(guān)，而與運動的路徑無關(guān).W=E―EGpi p2當(dāng)物體下落時，重力做正功，重力勢能E減少，減少的值等于重力所做的功.p當(dāng)物體上升時，重力做負(fù)功，重力勢能E增加，增加的值等于重力所做的功物體下落 W>0E>EG pi p2物體上升 W<0E<EG pi p2（4） 重力勢能具有相對性.定了參考平面，物體重力勢能才有確定值.（通常以水平地面為零勢能面）重力勢能的變化與參考平面選擇無關(guān).彈性勢能（1） 發(fā)生彈性形變的物體，在恢復(fù)原狀時能夠?qū)ν庾龉?，物體具有能量，這種能量叫彈性勢能（2） 彈性勢能與形變大小有關(guān)鞏固練習(xí)關(guān)于重力做功和物體的重力勢能，下列說法中正確的是龍文一對一個性化教育集團(tuán)web:www.C（總部）（上海） -2-啟迪思維點撥方法開發(fā)潛能直線提分當(dāng)重力對物體做正功時，物體的重力勢能一定減少物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定增加地球上任何一個物體的重力勢能都有一個確定值重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)2?物體在運動過程中，克服重力做功為50J,則重力做功為50J物體的重力勢能一定增加50J物體的動能一定減少50J重力做了50J的負(fù)功3?關(guān)于重力勢能的幾種理解，正確的是重力勢能等于零的物體，一定不會對別的物體做功相對于不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題在同一高度將物體不論向任何方向拋出，只要拋出時的初速度大小相同，則落地時減少的重力勢能必相等放在地面的物體，它的重力勢能一定等于零在豎直平面內(nèi)有一個半徑為R的1圓弧形軌道，一個質(zhì)量為m的小物體從軌道最高點A由靜止滑下，到達(dá)最低點B時恰好又靜止，問：物體在下滑過程中受到哪些力的作用？對小物塊做功的力各是什么力?做了多少功，大小各為多少？小物塊由A到B，其重力勢能變化了多少，如何變化?轉(zhuǎn)化為什么形式的能?有多少，用什么去量度?5、功和能量的變化關(guān)系1?做功和動能變化的關(guān)系力對物體做多少，物體的動能就增加多少，物體克服阻力做多少功，物體的動能就減少多少。重力做功和重力勢能變化的關(guān)系重力做正功，重力勢能減少；重力做負(fù)功，或者說物體克服重力做功，重力勢能增加。功和能的關(guān)系功是物體能量變化的量度。功是與物理過程相聯(lián)系的物理量，能是與物體狀態(tài)相聯(lián)系的物理量相關(guān)練習(xí)：1.一質(zhì)量為lkg的物體被人用手由靜止豎直向上提升lm,速度增加到2m/s下列說法中錯誤的是提升過程中手對物體做功12J提升過程中合外力對物體做功力2J提升過程中合外力對物體做功12J提升過程中物體克服重力做功10J2.如圖桌面高為h,質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處由靜止自由落下，不計空氣阻力，設(shè)桌面處的重力勢能為零,則小球落地前瞬間的機械能為:A.-mghBmg(H-h)C.mg(H+h)A.-mghBmg(H-h)C.mg(H+h)DmgH3?兩個物體的質(zhì)量為化3?兩個物體的質(zhì)量為化=化,當(dāng)它們以相同的初動能在動摩擦因數(shù)相同的水平面上運動時，滑行距離之比S]:s2為:1：44：11：22：11：44：11：22：1一質(zhì)量為m的小球，用長為l的輕繩懸掛于0點，小球在水平力F作用下，從平衡位置緩慢地移到Q點，如圖所示，則此過程中力F所做的功為（ ）C.Fl-9C.Fl-9Flsin9D.mgl(1-cos9).一個質(zhì)量為m的物體以a=2g的加速度豎直向下運動，則在此物體下降h高度的過程中，物體的A.重力勢能減少了2mgh B.動能增加了2mghC.機械能保持不變D.機械能增加了mgh—質(zhì)量為2千克的滑塊，以4米/秒的速度在光滑水平面上向左滑行。從某一時刻起，在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時間，滑塊的速度變?yōu)?m/s，方向水平向右。在這段時間里水平力做的功為：A.0 B.8JC.16JD.32J如圖所示，物體以100J的初動能從斜面底端沿斜面向上運動，當(dāng)它向上通過斜面上某一點M時，其動能減少了80J，克服摩擦力做功32J，則物體返回到斜面底端時的動能為（）A、20JBA、20JB、48JC、60JD、68J6、機械能守恒定律動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化在做功的過程中，動能、重力勢能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。機械能動能、勢能統(tǒng)稱為機械能機械能守恒定律（1）機械能守恒的條件：在只有重力和彈力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變。注：“只有重力和彈力做功”不等于“只受重力和彈力作用”。在該過程中，物體可以受其它力的作用，只要這些力不做功，或所做功的代數(shù)和為零，就可以認(rèn)為是“只有重力和彈力做功”（2）機械能守恒定律的各種表達(dá)形式mgh+mv2=mgh'+mv'2,22b AE+AE=0；p k用（a）時，需要規(guī)定重力勢能的參考平面。用（b）時則不必規(guī)定重力勢能的參考平面，因為重力勢能的改變量與參考平面的選取沒有關(guān)系4.解題步驟⑴確定研究對象和研究過程。⑵判斷機械能是否守恒。⑶選定一種表達(dá)式，列式求解。7、練習(xí)1、如圖4-2所示,物體沿斜面勻速下滑，在這個過程中物體所具有的動能 ，重力勢能 機械能 傾“增加”、“不變”或“減少”）。2、質(zhì)量為m的石子從距地面高為H的塔頂以初速v0豎直向下運動，若只考慮重力作用，則石子下落到距地面高為h處時的動能為（g表示重力加速度）（ ）1A.mgH+mv1A.mgH+mv22 0B.mgH—mgh1C.mgH+mv2—mgh2 01D.mgH+mv2+mgh2 03、 一個質(zhì)量為0.5kg的小球，從距地面高5m處開始做自由落體運動，與地面碰撞后，豎直向上跳起的最大高度為4m,小球與地面碰撞過程中損失的機械能為 Jo（重力加速度取10m/s2，空氣阻力不計）4、 一個質(zhì)量為0.5kg的小球，從距地面高6m處開始做自由落體運動，小球與地面碰撞過程中損失的機械能為15J,那么小球與地面碰撞后，豎直向上跳起的最大高度是 mo（重力加速度取10m/s2，空氣阻力不計）5、 如圖4-3所示，一個質(zhì)量m為2kg的物塊，從高度h=5m、長度l=10m的光滑斜面的頂端A由靜止開始下滑，那么，物塊滑到斜面底端B時速度的大小是（空氣阻力不計，g取10m/s2）（ ）A.10m/s B.10、：2m/s C.100m/s D.200m/s龍文一對一個性化教育集團(tuán) web:龍文一對一個性化教育集團(tuán) web:（總部）（上海）啟迪思維點撥方法潛能直線提分6、 質(zhì)量60kg的人，從第1層登上大廈的第21層用了5min，如果該樓每層高3.0m，則登樓時這人的平均功率是(g取10m/s2)( )A.0.12kW B.0.36kW C.0.40kW D.1.2kW7、 豎直向上拋出一個物體，由于受到空氣阻力作用，物體落回拋出點的速率小于拋出時的速率，則在這過程中()A.物體的機械能守恒 B.物體的機械能不守恒C?物體上升時機械能減小，下降時機械能增大D?物體上升時機械能增大，下降時機械能減小8、 在下列幾種運動中，遵守機械能守恒定律的運動是( )A.雨點勻速下落 B.汽車剎車的運動物體沿斜面勻速下滑 D.物體做自由落體運動9、 改變汽車的質(zhì)量和速度，都能使汽車的動能發(fā)生變化，在下面4種情況中，能使汽車的動能變?yōu)樵瓉淼?倍的是()A.質(zhì)量不變，速度增大到原來的4倍 B.質(zhì)量不變，速度增大到原來的2倍C.速度不變，質(zhì)量增大到原來的2倍 D.速度不變，質(zhì)量增大到原來的8倍10、 一臺功率恒定的動力機器，能以1.0m/s的速度勻速提升一個質(zhì)量為1.0X103kg的重物，若用這臺機器勻速提升另一個質(zhì)量為1.5X103kg的重物，則重物的速度為 m/so(g=10m/s2，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)11、 自由擺動的秋千，擺動的幅度越來越小，下列說法中正確的是( )A.機械能守恒 B.能量正在消失C.總能量守恒，正在減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化12、 打樁機的重錘質(zhì)量是250kg，把它提升到離地面15m高處，然后讓它自由下落，當(dāng)重錘剛要接觸地面時其動能為(取g=10m/s2)( )A.1.25X104J B.2.5X104J C.3.75X104J D.4.0X104J13、 起重機吊起質(zhì)量為2X102kg的水泥，水泥勻加速上升，某時刻水泥的速度為0.3m/s，那么這時刻水泥的動能為 J,如果已知加速度為0.2m/s2，貝9該時刻起重機對水泥做功的瞬時功率為 Wo(g=10m/s2)14、氣球所受的空氣浮力為它所受重力的1.2倍，它由靜止開始從地面勻加速上升，在5s末由氣球上掉下一個質(zhì)量為1kg的物體，不計空氣阻力.求(1)物體離開氣球時的機械能；龍文一對一個性化教育集團(tuán)web:ww龍文一對一個性化教育集團(tuán)web:www?.lwgh?cm(■部)www.C(上海)啟迪思維點撥方法開發(fā)潛能直線提分(2)物體在離地面多高時它的動能是勢能的2倍.15、如圖所示，長為l的輕繩掛一質(zhì)量為m的小球(l>>d,d為小球的直徑)，現(xiàn)將小球拉至與豎直方向的夾角為e時無初速度地釋放，求小球運動到最低位置時的速度大小16、質(zhì)量為2kg的物體以20m/s的初速豎直向上拋出(取10m/s2),問:小球升到15高時動能多大？小球在多高的地方動能和勢能正好相等？17、物體從離地45的高處作自由落體運動(取g=10m/s2)則：它的動能和重力勢能相等時，物體離地高度是多少？當(dāng)它的動能為勢能2倍時，物體離地的高度是多少？此時物體的速度