机械能的综合应用

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1、机械能的综合应用 ●高考对本章的要求 ●本章在高考中的地位和特点　　高考对本章的考查热点包括功和功率、动能定理、机械能守恒定律，考查的特点是灵活性强，综合面大，能力要求较高；另外，本章知识与牛顿运动定律、圆周运动、动量定理、动量守恒定律及电磁学、热学常结合到一起进行考查．涉及本章知识的命题不仅年年有且题型全、份量重，多年的高考压轴题均与本章的功、能知识有关，特别是每年出现的压轴题物理情景设置新颖，物理过程复杂，条件隐蔽，是拉开得分档次的关键，对学生的分析能力、推理能力和利用数学工具解决物理问题的能力要求较高． ●教学目标1．对本章的

2、基本概念和基本规律进行系统总结．2．能综合运用动能定理、机械能守恒定律求解有关问题．3．在解决问题中培养学生的分析能力、推理能力和利用数学工具解决物理问题的能力． ●教学重点1．掌握本章的基本概念和规律．2．能解决一些和本章有关的实际问题． ●教学难点　　如何审题，找到合适的解题方法和规律． ●教学方法　　讲练法、归纳推理法、电化教学法． ●教学用具　　实物投影仪． ●课时安排1课时 ●教学过程 　　一、本章知识点归纳与概括　　在多媒体实物投影仪上展示本章知识网页图：　　网页一　　网页二　　网页三　　网页四： 　　二、教师重点讲解1

3、．功①功等于力和力的方向上位移的乘积②计算功的途径有：a．W＝Fscosq，F是恒力；b．W＝Pt；c．动能定理W＝ΔEk，不论F是恒力还是变力，不论物体做的是直线运动还是曲线运动，只要知道初、末运动状态即可求得功；d．据功是能量转化的量度W＝ΔE求解．2．功率是描述做功快慢的物理量．　　求解公式：P＝＝Fv　　公式P＝只能求平均功率；　　公式P＝Fv既可计算平均功率，也可计算瞬时功率．3．动能定理：W外＝ΔEk＝Ek2-Ek1①外力的总功，也可以是合外力的功，还可以是外力做功的代数和．②研究对象是单个物体．③只需研究运动始末状态的

4、动能，不必细究全过程中运动的性质和状态变化细节．④解题方法和步骤：a．选取研究对象，明确其运动过程；b．分析研究对象在运动过程中受力情况以及各个力做功情况；c．明确初末状态，找出其初末动能；d．用W总＝Ek2-Ek1列方程求解．4．机械能守恒定律：①表达式：E1＝E2或系统改变的总势能等于系统改变的总动能，即ΔEp＝ΔEk．②守恒条件：重力或弹力以外的力不做功或所做功代数和为零．③解题方法和步骤:a．明确研究系统及过程，对其进行受力分析；b．分析各力做功与否，判断机械能是否守恒；c．选取零势能面，确定始、末状态机械能；d．选择守恒表

5、达式，列出守恒方程． 　　三、实例分析(一)功和功率的计算　　倾角为q的斜面上有一质量为m的物体，使斜面在水平面上以速度v向右做匀速直线运动，物体与斜面保持相对静止，求：(1)物体通过位移s过程中斜面支持力和摩擦力做的功．(2)摩擦力的功率．［程序一］学生解答，并在实物投影仪上展示，师生进行评析．［程序二］展示正确的解答过程：　　解：(1)物体受到支持力N、重力mg及静摩擦力f的作用，由平衡条件得：N＝mgcosq，f＝mgsinq　　所以WN＝Nscos(90°＋q)＝-mgsinqcosqWf＝Fscosq＝mgsinqcosq

6、(2)Pf＝fvcosq＝mgvsinqcosq［程序三］［题后点评］1．受力分析，找准力和位移、力和速度的夹角是本题解题的关键．2．分析中要排除思维障碍，不能错误认为支持力总不做功，摩擦力总做负功等．(二)机车起动问题［投影］　　额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是20m/s．汽车的质量是2t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小是2m/s2，运动过程中阻力不变，求：(1)汽车受到的阻力多大？(2)3s末汽车的瞬时功率多大？(3)汽车维持匀加速的时间是多少？［程序一］学生解答、展示并评析．［程序二］展示

7、正确的解题步骤．　　解：(1)当汽车输出功率等于额定功率时牵引力F＝f，汽车的速度达到最大，则有：　　阻力f＝＝4×103N(2)由牛顿第二定律：F1-f＝ma　　所以F1＝ma＋f＝8×103N　　由于3s末汽车的瞬时速度v＝at＝6m/s　　所以P3＝F1v＝48kW(3)设匀加速运动维持的时间为t′，则有：P＝F1at′　　所以t′＝＝5s［程序三］题后点评　　正确解答这类问题，要搞清机车起动的物理过程，抓住该过程中的特殊状态及各物理量间的关系是解答的关键．(三)应用动能定理解答相关问题［投影］　　物体在高出地面H处由静止自由

8、落下，不计空气阻力，落至沙坑hm处静止，如图所示．求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？　　解：解法一：物体的运动分为两个过程，先自由落体，然后做匀减速运动，设物体落至地面时速度为v，则由动能定理可得：mgH＝mv2　　第二个