高一物理 第四章 机械能和能源 功能关系教学设计

功和能的关系教学设计

目标定位：

1功和能的关系是解决力学问题的能量方法中的关键

2主要解决重力做功与重力势能的关系；弹簧弹力做功与弹性势能的关系，合处力做功与动能变化的关系；除重力（和弹簧的弹力）做功与机械能改变的关系；一以滑动摩擦力对系统做功与系统机械变化（生热）的关系。

3体现功是能量转化的量度这一物理思想。

教学活动设计

一 学生自主探究

问题设计一：

1一个质量为1kg 的物体被人用手由静止向上提升1m ，这时物体的速度是2m/s ，（g 取2/10s m ）

（1）重力做了多少功？重力势能改变了多少？

（2）除重力以外还有那些力在做功？做了多少功？机械能改变了多少？

（3）合外力做了多少功？动能改变了多少？

引导学生得出以下结论：

（1）功是能量转化的量度，做了多少功就有对应的多少能量发生转化。

（2）重力做功导致重力势能发生改变，其数量关系为：ΔE P =-mgh.

（3）合外力做功导致动能发生改变，其数量关系为：W 合=ΔE K 。

（4）除重力外的其他力做功导致机械能发生改变，其数量关系为：W 其=ΔE

补充：（5）弹簧的弹力做功导致弹性势能发生改变，其数量关第为：ΔE P =-W 弹

2质量M=19Kg,厚度d=0.5m 的方木块，静置在光滑的水平面上，如图1所示，一子弹以初速度0v =200m/s 刚好没有射穿木块，最后速度v=10m/s,子弹的质量为m=1Kg ，木块对子弹的阻力为f F =3.8*104且始终不变。问：

（1）阻力对系统做的功是多少？

（2）系统损失的机械能是多少？

（3）损失的机械能到那里去了？

（4）摩擦生热如何计算？

结论：（6）一对滑动摩擦力对系统做的负功导致了机械能发生变化，并同时产生热量。其数量关系为fs 相

对=（M+m ）

（v 02-v t 2)/2=Q. 教师总结：

（1）常见的有那些力。

（2）这些力做功是引起了那些形式能量的变化。

（3）这些力做功引起能量变化的数量关系。

练习：

1一个物体放在水平面上，在与竖直方向成 角的斜向下的推力F 的作用下沿平面移动了距离s ，若物体的质量为m ，物体与地面之间的动摩擦因数为ｕ，则在此过程中（ ）

A. 摩擦力做的功为umgs

B. 力F 做的功为 cos Fs

C. 力F 做的功为Fssin sin

Fs D. 重力做的功为mgs 2对－个系统，下面说法正确的是（ ）

A 、受到合外力为零时，系统机械能守恒

B 、系统受到除重力弹力以外的力做功为零时，系统的机械能守恒

。

B．物体所受合外力做的功为零

C．物体克服风力做功20 J

D．物体的机械能减少了30 J

5如图1所示，一质量为m的滑块以初速度v0从固定于地面的斜面底端A开始冲上斜面，到达某一高度后返回A，斜面与滑块之间有摩擦。图2中分别表示它在斜面上运动的速度v、加速度a、势能E p和机械能E 随时间的变化图象，可能正确的是( )

图1

6如图3所示，质量为m A的物块A，以初速度v0从平台上滑向与水平面等高且静止的小车B上，小车的质量为m B，A、B之间的动摩擦因数为μ，小车与地面之间无摩擦，以下说法正确的是（）

A. 物块A的加速度的大小为

A

B

m

g

m

μ

B. 物块B的加速度的大小为

B

A

m

g

m

μ

s，运送的

（2）摩擦力对每个工件做的功；

（3）每个工件与传送带之间的摩擦产生的内能。

8一质量为M＝2 kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中，子弹从物块中穿过，如图4甲所示，地面观察者记录了小物块被击穿后的速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向)，已知传送带的速度保持不变，

(1)指出传送带的速度v的方向及大小，说明理由。

(2)计算物块与传送带间的动摩擦因数？

(3)计算物块对传送带总共做了多少功？系统有多少能量转化为内能？

9 如图所示，AB与CD两个斜面，分别与一个光滑的圆弧轨道相切，圆弧的圆心角为θ＝120，半径R＝2m，质量为m＝lkg的物块在距底面h＝3m的A点以v A＝4m／s的速度滑下，若物块与斜面的动摩擦因数μ＝0.02，求物体在斜面上（除圆弧外）共能运动多长路程?

10. 如图所示，绷紧的传送带在电动机带动下，始终保持v0＝2m／s的速度匀速运行，传送带与水平地面的夹角θ＝30，现把一质量m＝10kg的工件轻轻地放在传送带底端，由传送带传送至h＝2m的高处。已

，g取10m／s2。

知工件与传送带间动摩擦因数μ＝

2

（1）试通过计算分析工件在传送带上做怎样的运动?

（2）工件从传送带底端运动至最高处的过程中摩擦力对工件做了多少功?

11. 电动机通过一绳吊起一质量为8kg的物体，绳的拉力不能超过120N，电动机的功率不能超过1200W。要将此物体由静止起用最快的方式将物体吊高90m（已知此物体被吊高接近90m时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少?（g＝10m／s2）