物理必修2第四章基础知识(粤)

第一节功一、怎样才算做了功1．功的概念．一个物体受到________的作用，并使物体在________上发生了一段________，就说这个力对物体做了机械功，简称功．2．做功的两个不可缺少的因素：________和物体________________________是做功的两个不可缺少的因素．二、如何计算功1．功的计算公式．(1)当恒力F的方向与位移s的方向一致时，力对物体所做的功W为：W＝________.(2)当恒力F的方向与位移s的方向成某一角度α时，力F对物体所做的功W为，W＝________.即力对物体所做的功，等于_________________________________________的乘积．功是一个________，只有________，没有________．2．功的计算公式适用条件：公式W＝F·s cos α只适用于求________所做的功．3．功的单位．在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J.焦耳的定义：1 J等于________的力使物体在力的方向上发生________的位移时所做的功．即1 J＝________.三、正功与负功由功的公式W＝Fs cos α可知：注：功是标量，虽有正负之分，但无方向；功的计算遵循代数运算法则．四、几个力的总功在计算功的问题中，有时需计算物体受的几个力所做的总功，由于功是标量，这几个力对物体所做的总功等于各力分别对物体所做的功的________．第二节动能势能一、功和能的关系1．能量：一个物体能够对其他物体________，则该物体具有能量．2．功与能的关系．做功的过程就是______________的过程，做了多少功，就有多少能发生转化，反之转化了多少能就说明做了多少功，所以功是________的量度．功和能的单位相同，在国际单位制中，都是________．二、动能1．定义：物体由于________而具有的能量．2．动能表达式．(1)动能与质量和速度大小的定量关系的推导．质量为m、初速度为v的物体，在水平桌面上运动，因受摩擦阻力f的作用，运动一段位移s后静止下来(如图)．则物体克服摩擦力做的功W＝________.设运动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得f＝_____.由匀变速直线运动的公式有s＝v22a. 故W＝________＝________.根据功和能的关系，这个功在数值上就等于物体初始所具有的动能.(2)公式：E k＝________.3．单位：________，符号J. 1 J＝1 kg·m2/s2＝1 N·m.4．动能是标量，且恒为________，与物体速度方向________．三、重力势能1．定义：由物体所处位置的________决定的能量．2．公式：E p＝________.3．单位：________，符号J.4．矢标量：重力势能是________，但有正值、负值之分．5．重力势能的相对性．(1)参考平面：重力势能________的水平面．实际问题中，应视研究问题的方便选定参考平面．(2)重力势能的相对性：选择不同的参考面，同一物体在同一位置的重力势能________，但重力势能的差值与参考平面的选取________．(3)E p＝mgh中，h是相对于参考平面的高度，当物体在参考平面以上时，重力势能取________；当物体在参考平面以下时，重力势能取________．四、弹性势能1．定义：物体由于________而具有的能量．2．大小：跟________的大小有关，________越大，弹性势能也越大．对于弹簧来说，弹性势能与______________有关，当形变量一定时，________越大的弹簧性势能越大．3．势能：与相互作用物体的________有关的能量．第三节探究外力做功与物体动能变化的关系一、实验与探究1．实验目的：________________________________.2．实验方法：让物体自由下落，下落过程经过A、B两点，测出A、B两点的高度差h AB和A、B两点的速度v A、v B，则重力做的功为W G＝________.动能变化为ΔE k＝____________.验证W G与ΔE k的关系．3．实验器材：_________________、纸带、________、铁架台、夹子、___________. 4．实验步骤：(1)按图把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好．(2)把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手___________提起纸带使重锤停靠在________________________．(3)_________________________________，让重锤自由下落．(4)重复几次，得到3～5条打好点的纸带．(5)在打好点的纸带中挑选__________的一条纸带，在起始点标上0，以后依次标上1,2,3…用刻度尺测出对应下落高度h 1、h 2、h 3… (6)应用公式v n ＝Th h n n 211-+-计算各点对应的即时速度v 1、v 2、v 3…(7)计算各点对应的重力做的功mgh 和动能的增加量21mv n 2，进行比较．5.误差分析． (1)偶然误差．测量长度时会带来误差，减小误差的办法是： ①测距离时都应从______________量起； ②多测几次取平均值． (2)系统误差．实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量ΔE k 必定________重力做的功W G . 6．注意事项．(1)应尽最大可能减小各种阻力的影响，可采取如下措施： ①应选用质量大和________的重物，以减小空气阻力的影响． ②打点计时器必须稳固安装在铁架台上，并且两个限位孔的中线要______________，以减小纸带所受的摩擦力．③释放前将纸带________________且保证不与限位孔接触以减小纸带与限位孔间的摩擦． (2)实验时必须是________，打点计时器正常工作后再放开纸带让重物下落． 二、理论分析与论证 1．推导． 如图所示，质量为m 的物体，在恒力F 和摩擦力f 作用下，经位移s 后，速度由v 1增加到 v 2. 外力做的总功：W ＝________.①由牛顿第二定律：F －f ＝________.② 由运动学公式：s ＝________.③联立①②③式得：W ＝_____________. 即W ＝E k2－E k1＝ΔE k . 2．结论：_______________________________________.三、动能定理1．内容：______对物体所做的功等于物体__________．2．表达式：W＝________.式中E=表示物体的________；E k1表示________；W表示______________________．3．功与物体动能变化的关系：(1)W为正功时，E k2>E k1，物体的动能________．(2)W为负功时，E k2<E k1，物体的动能________．(3)W＝0时，E k2＝E k1，物体的动能________．第四节机械能守恒定律一、机械能1．定义：动能与势能(包括________和________)统称为________．2．相互转化：动能和势能间能够相互转化，动能和势能间的相互转化是通过_____________做功实现的．二、机械能守恒定律1．推导过程．研究做自由落体运动的物体，经过高度为h1的B点时速度为v1，下落到高度为h2的C点时速度为v2，如右图所示研究从B到C的这段运动过程：由动能定理：W G＝________________.由重力做功与重力势能变化的关系：W G＝________________.所以mgh1+mv12=_________________.即E p1＋E k1＝________.2．内容．(1)在只有________的情形下，物体的动能和势能相互转化，而总的机械能________．(2)在只有________的情形下，弹性势能和动能可以相互转化，但总的机械能________．3．表达式：E k2＋E p2＝E k1＋E p1或E2＝________.4．守恒条件：只有________做功(或________做功)．第五节验证机械能守恒定律一、实验目的通过研究物体运动过程中的________和________变化，验证械能守恒定律．二、实验原理1．针对只有重力做功的情形，研究其运动过程，比较物体________变化量与________变化量，若满足ΔE p＝－ΔE k.则说明机械能守恒．2．比较运动过程中两个状态的机械能．若满足E k1＋E p1＝E k2＋E p2，也说明机械能守恒．3．两种设计方案：(1)方案一：利用打点计时器记录自由下落物体的运动信息，通过打点纸带确定物体下落的高度及此时对应的速度，确定减少的重力势能和增加的动能．探寻两者之间的关系，验证机械能是否守恒．(2)方案二：如右图所示，用单摆和DIS装置验证机械能守恒，将DIS装置的光电门放在A、B、C、D 各点，测出各点的速度．测量出各点对D的高度．运用所得数据验证机械能是否守恒．三、实验器材方案一：打点计时器及电源、铁架台(含铁夹)、纸带________、刻度尺、夹子．方案二：DISLab实验仪一套，铁架台、________、细线、铅笔、贴有方格纸的木板、刻度尺．第六节能量能量转化与守恒定律一、能量的多样性及相互转化1．能量的多样性：自然界中能量的形式多种多样，例如：机械能、________、电能、电磁能、________、化学能等．2．能量的转化：不同形式的能量可以________，我们所消耗的能量，大部分是________辐射到地球后转化而来的．二、能量守恒定律1．内容：能量既不会凭空_____，也不会凭空______，它只能从一种形式________为另一种形式，或从一个物体________到另一个物体，在转化或转移过程中其总量保持不变．2．表达式：E初＝________；ΔE增＝________.某种形式的能增加，一定存在其他形式的能________，且增加量和________一定相等．某个物体的能量增加，一定存在其他物体的能量________，且增加量和________一定相等．3．意义．(1)揭示了自然界各种运动形式不仅具有________性，而且具有________性．(2)宣布“____________”不可能制成．第七节功率一、如何描述物体做功的快慢1．比较做功的快慢：(1)在做功相同的情况下，用时越___，做功越___．(2)在做功相同的情况下，用时越___，做功越____．2．在物理学中，做功的快慢用________来表示．二、怎样计算功率1．功率．(1)功率的定义：功W跟完成这些功所用时间t的________叫功率，功率的符号为P.(2)定义式：P＝________.(3)功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是________，符号为W.1 W＝1 J/s.技术上常用千瓦(kW)作为功率的单位，1 kW＝1 000 W.(4)功率的物理意义：功率是表示物体做功________的物理量．(5)功率是标量，只有________，没有________．2．功率的计算．如果物体沿位移方向受的力是F，从计时开始到时刻t这段时间内，发生的位移是s，则力在这段时间所做的功W ＝Fs ，根据功率的定义式，有P ＝t W ＝ tFs＝________. 当力的方向与速度方向有一夹角α时，P ＝________. 三、功率与能量1．功率表示了能量________或________的快慢．第八节 能源的开发与利用一、能源及其分类1．概念：在一定条件下能够提供可利用________的物质资源，都可以称为能源． 2．分类．(1)从人类开发能源的历史划分常规能源：________、________、________ 等． 新能源：________、________等． (2)从使用分类：一次能源：未经人类加工转换的能源，如________、________、________ 、________、风能、生物能、海洋能等．二次能源：从一次能源直接或间接转化而来的能源．如：________、氢能、焦炭． (3)从能否再生分类：可再生能源：________、风能等 .不可再生能源：________、________等． (4)从对环境的影响分类：清洁能源(也称“绿色环保”能源)：________、______等． 非清洁能源：________、________、天然气等．另外人类正在开发和利用的能源还有水能、风能、地热能、波浪能等． 二、能源危机与环境污染 1．能源危机．按目前地球上已探明的煤和石油的储量及开采速度，煤可开采200年左右，天然气可开采60年左右，石油可开采40年左右，这些能源在几代人之后将不复存在，因此世界正面临能源危机．2．环境污染．酸雨、________效应、臭氧层的破坏、城市热岛效应、土壤酸性化、生态平衡的破坏等等是环境污染的直接体现．这些又带来了海平面升高、暴雨和干旱增多等灾害，严重威胁着人类及各种生物的生存． 三、新能源的优点太阳能是同学们比较熟悉的，在人们的生活中得到了广泛的应用，在高科技方面也有应用，如人造卫星上的太阳能电池．像这样不污染环境的能源称为________能源，如太阳能、风能、水能、沼气等．。