高一新課標物理課件

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高一新課標物理課件：功和能

一、教學目標

1、在學習機械能守恆定律的基礎上，研究有重力、彈簧彈力以外其它力做功的情況，學習處理這類問題的方法。

2、對功和能及其關係的理解和認識是本章教學的重點內容，本節教學是本章教學內容的總結。通過本節教學使學生更加深入理解功和能的關係，明確物體機械能變化的規律，並能應用它處理有關問題。

3、通過本節教學，使學生能更加全面、深入認識功和能的關係，為學生今後能夠運用功和能的觀點分析熱學、電學知識，為學生更好理解自然界中另一重要規律——能的轉化和守恆定律打下基礎。

二、重點、難點分析

1、重點是使學生認識和理解物體機械能變化的規律，掌握應用這一規律解決問題的方法。在此基礎上，深入理解和認識功和能的關係。

2、本節教學實質是滲透功能原理的觀點，在教學中不必出現功能原理的名稱。功能原理內容與動能定理的區別和聯繫是本節教學的難點，要解決這一難點問題，必須使學生對“功是能量轉化的量度”的認識，從籠統、膚淺地瞭解深入到十分明確認識“某種形式能的變化，用什麼力做功去量度”。

3、對功、能概念及其關係的認識和理解，不僅是本節、本章教學的重點和難點，也是中學物理教學的重點和難點之一。通過本節教學應使學生認識到，在今後的.學習中還將不斷對上述問題作進一步的分析和認識。

三、教具

投影儀、投影片等。

四、主要教學過程

(一)引入新課

結合複習機械能守恆定律引入新課。

提出問題：

1、機械能守恆定律的內容及物體機械能守恆的條件各是什麼?

評價學生回答後，教師進一步提問引導學生思考。

2、如果有重力、彈簧彈力以外其它力對物體做功，物體的機械能如何變化?物體機械能的變化和哪些力做功有關呢?物體機械能變化的規律是什麼呢?

教師提出問題之後引起學生的注意，並不要求學生回答。在此基礎上教師明確指出：

機械能守恆是有條件的。大量現象表明，許多物體的機械能是不守恆的。例如從車站開出的車輛、起飛或降落的飛機、打入木塊的子彈等等。

分析上述物體機械能不守恆的原因：從車站開出的車輛機械能增加，是由於牽引力(重力、彈力以外的力)對車輛做正功;射入木塊後子彈的機械能減少，是由於阻力對子彈做負功。

重力和彈力以外的其它力對物體做功和物體機械能變化有什麼關係，是本節要研究的中心問題。

(二)教學過程設計

提出問題：下面我們根據已掌握的動能定理和有關機械能的知識，分析物體機械能變化的規律。

1、物體機械能的變化

問題：質量m的小滑塊受平行斜面向上拉力F作用，沿斜面從高度h1上升到高度h2處，其速度由v1增大到v2，如圖所示，分析此過程中滑塊機械能的變化與各力做功的關係。

引導學生根據動能定理進一步分析、探討小滑塊機械能變化與做功的關係。歸納學生分析，明確：

選取斜面底端所在平面為參考平面。根據動能定理∑W=ΔEk，有

由幾何關係，有sinθL=h2-h1

即FL-fL=E2-E1=ΔE

引導學生理解上式的物理意義。在學生回答的基礎上教師明確指出：

(1)有重力、彈簧彈力以外的其它力對物體做功，是使物體機械能發生變化的原因;

(2)重力和彈簧彈力以外其它力對物體所做功的代數和，等於物體機械能的變化量。這是物體機械能變化所遵循的基本規律。

2、對物體機械能變化規律的進一步認識

(1)物體機械能變化規律可以用公式表示為W外=E2-E1或W外=ΔE

其中W外表示除重力、彈簧彈力以外其它力做功的代數和，E1、E2分別表示物體初、末狀態的機械能，ΔE表示物體機械能變化量。

(2)對W外=E2-E1進一步分析可知：

(i)當W外>0時，E2>E1，物體機械能增加;當W外<0時，E2

(ii)若W外=0，則E2=E1，即物體機械能守恆。由此可以看出，W外=E2-E1是包含了機械能守恆定律在內的、更加普遍的功和能關係的表達式。

(3)重力、彈簧彈力以外其它力做功的過程，其實質是其它形式的能與機械能相互轉化的過程。

例1、質量4、0×103kg的汽車開上一山坡。汽車沿山坡每前進100m，其高度升高2m。上坡時汽車速度為5m/s，沿山坡行駛500m後速度變為10m/s。已知車行駛中所受阻力大小是車重的0、01倍，試求：(1)此過程中汽車所受牽引力做功多少?(2)汽車所受平均牽引力多大?取g=10m/s2。本題要求用物體機械能變化規律求解。

引導學生思考與分析：

(1)如何依據W外=E2-E1求解本題?應用該規律求解問題時應注意哪些問題?

(2)用W外=E2-E1求解本題，與應用動能定理∑W=Ek2-Ek1有什麼區別?

歸納學生分析的結果，教師明確給出例題求解的主要過程：

取汽車開始時所在位置為參考平面，應用物體機械能變化規律W外=E2-E1解題時，要着重分析清楚重力、彈力以外其它力對物體所做的功，以及此過程中物體機械能的變化。這既是應用此規律解題的基本要求，也是與應用動能定理解題的重要區別。

例2、將一個小物體以100J的初動能從地面豎直向上拋出。物體向上運動經過某一位置P時，它的動能減少了80J，此時其重力勢能增加了60J。已知物體在運動中所受空氣阻力大小不變，求小物體返回地面時動能多大?

引導學生分析思考：

(1)運動過程中(包括上升和下落)，什麼力對小物體做功?做正功還是做負功?能否知道這些力對物體所做功的比例關係?

(2)小物體動能、重力勢能以及機械能變化的關係如何?每一種形式能量的變化，應該用什麼力所做的功量度?

歸納學生分析的結果，教師明確指出：

(1)運動過程中重力和阻力對小物體做功。

(2)小物體動能變化用重力、阻力做功的代數和量度;重力勢能的變化用重力做功量度;機械能的變化用阻力做功量度。

(3)由於重力和阻力大小不變，在某一過程中各力做功的比例關係可以通過相應能量的變化求出。

(4)根據物體的機械能E=Ek+Ep，可以知道經過P點時，物體動能變化量大小ΔEk=80J，機械能變化量大小ΔE=20J。

例題求解主要過程：

上升到最高點時，物體機械能損失量為

由於物體所受阻力大小不變，下落過程中物體損失的機械能與上升過程相同，因此下落返回地面時，物體的動能大小為

E′k=Ek0-2ΔE′=50J

本例題小結：

通過本例題分析，應該對功和能量變化有更具體的認識，同時應注意學習綜合運用動能定理和物體機械能變化規律解決問題的方法。

思考題(留給學生課後練習)：

(1)運動中物體所受阻力是其重力的幾分之幾?

(2)物體經過P點後還能上升多高?是前一段高度的幾分之幾?

五、課堂小結

本小結既是本節課的第3項內容，也是本章的小結。

3、功和能

(1)功和能是不同的物理量。能是表徵物理運動狀態的物理量，物體運動狀態發生變化，物體運動形式發生變化，物體的能都相應隨之變化;做功是使物體能量發生變化的一種方式，物體能量的變化可以用相應的力做功量度。

(2)力對物體做功使物體能量發生變化，不能理解為功變成能，而是通過力做功的過程，使物體之間發生能量的傳遞與轉化。

(3)力做功可以使物體間發生能的傳遞與轉化，但能的總量是保持不變的。自然界中，物體的能量在傳遞、轉化過程中總是遵循能量守恆這一基本規律的。

六、説明

本節內容的處理應根據學生具體情況而定，學生基礎較好，可介紹較多內容;學生基礎較差，不一定要求應用物體機械能變化規律解題，只需對功和能關係有初步瞭解即可。