2017_2018學(xué)年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展教學(xué)案（打包6套）滬科版.zip

2017_2018學(xué)年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展教學(xué)案（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學(xué)年,高中物理,能量,守恒,可持續(xù)發(fā)展,教學(xué),打包,滬科版 第4章 能量守恒與可持續(xù)發(fā)展章末總結(jié)一、機(jī)械能守恒定律的理解與應(yīng)用應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題，重在分析能量的變化，而不太關(guān)注物體運(yùn)動過程的細(xì)節(jié)，這使問題的解決變得簡便.1.守恒條件：只有重力或彈力做功，系統(tǒng)內(nèi)只發(fā)生動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化.2.表達(dá)式：(1)狀態(tài)式Ek1Ep1Ek2Ep2，理解為物體(或系統(tǒng))初狀態(tài)的機(jī)械能與末狀態(tài)的機(jī)械能相等.(2)變量式EkEp，表示動能與勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，系統(tǒng)減少(或增加)的動能等于系統(tǒng)增加(或減少)的勢能.EA增EB減，適用于系統(tǒng)，表示由A、B組成的系統(tǒng)，A部分機(jī)械能的增加量與B部分機(jī)械能的減少量相等.例1如圖1所示，物體A質(zhì)量為2m，物體B質(zhì)量為m，通過輕繩跨過定滑輪相連.斜面光滑、足夠長，且與水平面成30角，不計(jì)繩子和滑輪之間的摩擦.開始時(shí)A物體離地的高度為h，B物體位于斜面的底端，用手托住A物體，A、B兩物體均靜止.撤去手后，求：圖1(1)A物體將要落地時(shí)的速度多大？(2)A物體落地后，B物體由于慣性將繼續(xù)沿斜面上升，則B物體在斜面上的最遠(yuǎn)點(diǎn)離地的高度多大？答案(1)(2)h解析(1)由題知，物體A質(zhì)量為2m，物體B質(zhì)量為m，A、B兩物體構(gòu)成的整體(系統(tǒng))只有重力做功，故整體的機(jī)械能守恒，得：mAghmBghsin (mAmB)v2將mA2m，mBm代入解得：v.(2)當(dāng)A物體落地后，B物體由于慣性將繼續(xù)上升，此時(shí)繩子松了，對B物體而言，只有重力做功，故B物體的機(jī)械能守恒，設(shè)其上升的最遠(yuǎn)點(diǎn)離地高度為H，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：mBv2mBg(Hhsin )整理得：Hh.二、功能關(guān)系的應(yīng)用例2(多選)如圖2所示，一質(zhì)量為m可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體，在沿斜面向上的拉力F作用下，從長為L、高為h的粗糙固定斜面底端勻速運(yùn)動到頂端，重力加速度為g.此過程中，物體的()圖2A.重力勢能增加了mghB.機(jī)械能保持不變C.機(jī)械能增加了mghD.機(jī)械能增加了FL答案AC解析重力做功Wmgh，則重力勢能增加了mgh，選項(xiàng)A正確；物體勻速運(yùn)動，動能不變，重力勢能增加mgh，則機(jī)械能增加了mgh，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，C正確.三、動力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用1.動力學(xué)方法：利用牛頓運(yùn)動定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解力學(xué)問題.2.能量的觀點(diǎn)：利用動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律以及功能關(guān)系求解力學(xué)問題.3.應(yīng)用技巧涉及動力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合題，應(yīng)根據(jù)題目要求靈活選用公式和規(guī)律.(1)涉及力和運(yùn)動的瞬時(shí)性分析或恒力作用下物體做勻變速直線運(yùn)動的問題時(shí)，可用牛頓運(yùn)動定律.(2)涉及多過程、變力作用下的問題，不要求知道過程的細(xì)節(jié)，用功能關(guān)系解題簡便.(3)只涉及動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化，單個(gè)物體或系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題時(shí)，通常選用機(jī)械能守恒定律.(4)涉及多種形式能量轉(zhuǎn)化的問題用能量守恒分析較簡便.例3我國將于2022年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一.如圖3所示，質(zhì)量m60 kg(包括雪具在內(nèi))的運(yùn)動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a3.6 m/s2勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端B時(shí)速度vB24 m/s，A與B的豎直高度差H48 m，為了改變運(yùn)動員的運(yùn)動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道平滑銜接，其中最低點(diǎn)C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧.助滑道末端B與滑道最低點(diǎn)C的高度差h5 m，運(yùn)動員在B、C間運(yùn)動時(shí)阻力做功W1 530 J，取g10 m/s2.圖3(1)求運(yùn)動員在AB段下滑時(shí)受到阻力f的大??；(2)若運(yùn)動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點(diǎn)所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大.答案(1)144 N(2)12.5 m解析(1)運(yùn)動員在AB上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，設(shè)AB的長度為s，則有v2as由牛頓第二定律有mgfma聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得f144 N(2)設(shè)運(yùn)動員到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，在由B到達(dá)C的過程中，由動能定理得mghWmvmv設(shè)運(yùn)動員在C點(diǎn)所受的支持力為N，由牛頓第二定律有Nmgm由題意和牛頓第三定律知N6mg聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得R12.5 m.針對訓(xùn)練如圖4，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道，BC段是長為L的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn).一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點(diǎn)由靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為g.圖4(1)若固定小車，求滑塊運(yùn)動過程中對小車的最大壓力；(2)若不固定小車，滑塊仍從A點(diǎn)由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最后從C點(diǎn)滑出小車.已知滑塊質(zhì)量m，在任一時(shí)刻滑塊相對地面速度的水平分量是小車速度大小的2倍，滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)為，求：滑塊運(yùn)動過程中，小車的最大速度大小vm；滑塊從B到C運(yùn)動過程中，小車的位移大小s.答案(1)3mg(2)L解析(1)滑塊滑到B點(diǎn)時(shí)對小車壓力最大，從A到B機(jī)械能守恒mgRmv滑塊在B點(diǎn)處，由牛頓第二定律知Nmgm解得N3mg由牛頓第三定律知N3mg(2)滑塊下滑到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，小車速度最大.由機(jī)械能守恒mgRMvm(2vm)2，解得vm設(shè)滑塊運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)，小車速度大小為vC，由功能關(guān)系mgRmgLMvm(2vC)2設(shè)滑塊從B到C過程中，小車運(yùn)動加速度大小為a，由牛頓第二定律mgMa由運(yùn)動學(xué)規(guī)律vv2as解得sL5