第一篇：能的轉化和守恒定律·教案

分子動理論和物體的內(nèi)能·能的轉化和守恒定律·教案

一、教學目標

1．在物理知識方面的要求：

（1）理解能的轉化和守恒定律，能列舉出能的轉化和守恒定律的實例；（2）理解“永動機”不能實現(xiàn)的原理。

2．讓學生初步學會運用能的轉化和守恒定律計算一些簡單的內(nèi)能和機械能相互轉化的問題。3．能的轉化和守恒定律是自然科學的基本定律之一，應用能的轉化和守恒的觀點來分析物理現(xiàn)象、解決物理問題是很重要的物理思維方法。

二、重點、難點分析

1．重點內(nèi)容是能的轉化和守恒定律，強調(diào)能的轉化和守恒定律是自然科學中最基本定律。學習運用能的轉化和守恒原理計算一些物理習題。

2．運用能的轉化和守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進行分析，說明能是怎樣轉化的，對學生來說是有難度的。

三、教具

幻燈、幻燈片，其內(nèi)容是：

1．反映電能、機械能、化學能與內(nèi)能相互轉化的實例插圖。2．反映自然界各種形式能相互轉化的實例插圖。3．歷史上有人設計的“永動機”插圖。

四、主要教學過程

（一）引入新課

我們知道刀具在砂輪上磨削時，刀具發(fā)熱是因為通過摩擦力做功，機械能轉化為內(nèi)能。在暖氣片上放有一瓶冷水，過一段時間后水變熱，這是通過熱量傳遞使這瓶水內(nèi)能增加。這些實例中，物體的內(nèi)能為什么增加了？是憑空產(chǎn)生的還是由其他形式能轉化來的？能的轉化過程中數(shù)量之間有什么關系？這是今天要學習的內(nèi)容。

（二）教學過程設計

1．機械能與內(nèi)能轉化過程中能量守恒（1）運動的汽車緊急剎車，汽車最終停下來。這過程中汽車的動能（機械能）轉化為輪胎和路面的內(nèi)能（假定這過程沒有與周圍物體有熱交換，即不散熱也不吸熱）。摩擦力做了多少功，內(nèi)能就增加多少。公式W=ΔE表示了做功與內(nèi)能變化的關系，這公式也反映出做功過程中，機械能的損失數(shù)量恰好等于物體內(nèi)能增加的數(shù)量。

（2）把一鐵塊放入盛有水的燒杯中，用酒精燈加熱燒杯內(nèi)水，直至水沸騰。在這一過程中，鐵塊從周圍水中吸收了熱量使它溫度升高，內(nèi)能增加。這過程中水的一部分內(nèi)能通過熱量傳遞使鐵塊內(nèi)能增加。鐵塊吸收多少熱量，它內(nèi)能就增加多少。公式Q=ΔE表示吸收的熱量與內(nèi)能變化量的關系，也反映出鐵塊增加的內(nèi)能數(shù)量與水轉移給鐵塊的內(nèi)能數(shù)量相等。

一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞過程，那么，外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q，等于物體內(nèi)能的增加ΔE，即

W+Q=ΔE 上式所表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關系，同時它也反映了一個物體的內(nèi)能增加量等于物體的機械能減少量和另外物體內(nèi)能減少量（內(nèi)能轉移量）之和。進而說明，內(nèi)能和機械能轉化過程中能量是守恒的。

2．其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉化

（1）介紹其他形式能：我們學習過機械運動有機械能，熱運動有內(nèi)能，實際上自然界存在著許多不同形式的運動，每種運動都有一種對應的能量，如電能、磁能、光能、化學能、原子能等。（2）不僅機械能和內(nèi)能可以相互轉化，其他形式能也可以和內(nèi)能相互轉化，舉例說明：（同時放映幻燈片）

① 電爐取暖：電能→內(nèi)能 ② 煤燃燒：化學能→內(nèi)能 ③ 熾熱燈燈絲發(fā)光：內(nèi)能→光能

（3）其他形式的能彼此之間都可以相互轉化。畫出圖表讓學生回答分析：

3．能的轉化和守恒定律 大量事實證明：各種形式的能都可以相互轉化，并且在轉化過程中守恒。

“能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體。”這就是能的轉化和守恒定律。

在學習力學知識時，學習了機械能守恒定律。機械能守恒定律是有條件限制的定律，而且實際現(xiàn)象中是不可能實現(xiàn)的。而能的轉化和守恒定律是存在于普遍自然現(xiàn)象中的自然規(guī)律。這規(guī)律對物理學各個領域的研究，如力學、電學、熱學、光學等都有指導意義。它也對化學、生物學等自然科學的研究都有指導作用。

4．永動機不可能制成

歷史上不少人希望設計一種機器，這種機器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功。這種機器被稱為永動機。雖然很多人，進行了很多嘗試和各種努力，但無一例外地以失敗告終。失敗的原因是設計者完全違背了能的轉化和守恒定律，任何機器運行時其能量只能從一種形式轉化為另一種形式。如果它對外做功必然消耗能量，不消耗能量就無法對外做功，因而永動機是永遠不可能制造成功的。

5．運用能的轉化和守恒定律進行物理計算

例題：用鐵錘打擊鐵釘，設打擊時有80％的機械能轉化為內(nèi)能，內(nèi)能的50％用來使鐵釘?shù)臏囟壬摺柎驌?0次后，鐵釘?shù)臏囟壬叨嗌贁z氏度？已知鐵錘的質(zhì)量為1.2kg，鐵錘打擊鐵釘時的2速度是10m/s，鐵釘質(zhì)量是40g，鐵的比熱是5.0×10J/（kg·℃）。

首先讓學生分析鐵錘打擊鐵釘?shù)倪^程中能量的轉化。

歸納學生回答結果，指出鐵錘打擊鐵釘時，鐵錘的一部分動能轉化為內(nèi)能，而且內(nèi)能中的一半被鐵釘吸收，使它的溫度升高。如果用ΔE表示鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量，鐵錘和鐵釘?shù)馁|(zhì)量分別用M和m表示，鐵錘打擊鐵釘時的速度用v表示。依據(jù)能的轉化和守恒定律，有

鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計算鐵釘?shù)臏囟龋覀儼褭C械能轉化為內(nèi)能的數(shù)量等效為以熱傳遞方式完成的，因此等效為計算打擊過程中鐵釘吸收多少熱量，這熱量就是鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量。因此有

Q=cmΔt 上式中c為鐵釘?shù)谋葻幔表示鐵釘?shù)臏囟壬吡俊⑸厦鎯蓚€公式聯(lián)立，得出

經(jīng)計算得出鐵釘溫度升高24℃。在這個物理計算過程中突出體現(xiàn)了如何應用能的轉化和守恒定律這一基本原理。應該注意，有的同學把上述題目中鐵錘打擊鐵釘過程中的能量轉化，說成“鐵錘做功轉化為熱量”是不正確的。只能說做功與熱量傳遞在使物體內(nèi)能改變上是等效的。

（三）課堂小結

自然界的物質(zhì)有不同的運動形式，每一種運動都對應著一種能。能不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，自然界各種形式的能存在著相互轉化過程，轉化過程中總量是守恒的。能的轉化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。

同學們要會分析一些自然現(xiàn)象中能是怎樣轉化的。

應該知道，根據(jù)能的轉化和守恒定律，永動機是不可能制造成功的。通過課上的例題計算，學會運用能的轉化和守恒定律解決物理問題的方法。

（四）說明

能的轉化和守恒定律是學生進入高中物理階段后，第一次完整、細致地學習。此定律對今后學習物理是很重要的一個理論鋪墊。教學上要重視，課堂上講解要細致和透徹

第二篇：專題11：機械能守恒定律 能的轉化和守恒定律

專題11：機械能守恒定律

能的轉化和守恒定律

參考答案

題型1：機械能守恒與增減的判斷

判斷機械能是否守恒的方法

1．利用機械能的定義判斷：分析動能與勢能的和是否變化．如：勻速下落的物體動能不變，重力勢能減少，物體的機械能必減少．

2．用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代數(shù)和為零，機械能守恒．

3．用能量轉化來判斷：若物體系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉化，而無機械能與其他形式的能的轉化，則物體系統(tǒng)的機械能守恒．

4．對一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等問題機械能一般不守恒，除非題中有特別說明或暗示．

1.如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B，跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O，傾角為30°的斜面體置于水平地面上．A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為4m.開始時，用手托住A，使OA段繩恰處于水平伸直狀態(tài)(繩中無拉力)，OB繩平行于斜面，此時B靜止不動．將A由靜止釋放，在其下擺過程中，斜面體始終保持靜止，下列判斷中正確的是()不定項

A．物塊B受到的摩擦力先減小后增大

B．地面對斜面體的摩擦力方向一直向右

C．小球A的機械能守恒

D．小球A的機械能不守恒，A、B系統(tǒng)的機械能守恒

解析：開始時B靜止不動，B所受的靜摩擦力為4mgsin

30°＝2mg，方向沿斜面向上．假設A向下擺動時B不動，則A到最低點的過程中，根據(jù)機械能守恒定律有：mgh＝1/2mv2，設最低點的位置繩子的張力為T，則T－mg＝，解得T＝3mg.再對B受力分析可得，此時B受到的靜摩擦力為mg，方向沿斜面向下，故假設成立，B相對于斜面始終靜止，選項C正確．由于繩子拉力是逐漸增大的，所以選項A正確．將B與斜面體看作整體，A在下擺過程中對整體有向左的拉力，所以地面對斜面

體的摩擦力方向向右，選項B正確．

答案：ABC

2.如圖所示，斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上，現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放，不計一切摩擦，則在小球從釋放到落至地面的過程中，下列說法正確的是()

A．斜劈對小球的彈力不做功

B．斜劈與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒

C．斜劈的機械能守恒

D．小球重力勢能減小量等于斜劈動能的增大量

解析：不計一切摩擦，小球下滑時，小球和斜劈組成的系統(tǒng)只有小球重力做

功，系統(tǒng)機械能守恒，故選B.答案：B

3,如圖所示為豎直平面內(nèi)的直角坐標系．一個質(zhì)量為m的質(zhì)點，在恒力F和重力的作用下，從坐標原點O由靜止開始沿直線OA斜向下運動，直線OA與y軸負方向成θ角(θ＜90°)．不計空氣阻力，重力加速度為g，則以下說法正確的是()

①．當F＝mgtan

θ時，質(zhì)點的機械能守恒

②．當F＝mgsin

θ時，質(zhì)點的機械能守恒

③．當F＝mgtan

θ時，質(zhì)點的機械能可能減小也可能增大

④．當F＝mgsin

θ時，質(zhì)點的機械能可能減小也可能增大

A．只有①

B．只有④

只有①④

D．只有②③

解析：考查機械能守恒定律．如圖為力的矢量三角形圖示，若F＝mgtan

θ，則F力可能為b方向或c方向，故力F的方向可能與運動方向成銳角，也可能與運動方向成鈍角，除重力外的力F對質(zhì)點可能做正功，也可能做負功，故質(zhì)點機械能可能增大，也可能減小，③對①錯；當F＝mgsin

θ，即力F為a方向時，力F垂直質(zhì)點運動方向，故只有重力對質(zhì)點做功，機械能守恒，②對④錯，應選D．

答案：D

4.如圖所示，一個質(zhì)量為m的小鐵塊沿半徑為R的固定半圓軌道上邊緣由靜止滑下，到半圓底部時，軌道所受壓力為鐵塊重力的1.5倍，則此過程中鐵塊損失的機械能為()

A.mgR

B.mgR

C.mgR

D.mgR

解析：設鐵塊在圓軌道底部的速度為v，則1.5mg－mg＝m，由能量守恒有：mgR－ΔE＝mv2，所以ΔE＝mgR.答案：D

5.如圖所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是()

A．物體的機械能不變

B．斜面的機械能不變

C．斜面對物體的作用力垂直于接觸面，不對物體做功

D．物體和斜面組成的系統(tǒng)機械能守恒

解析：物體下滑過程中，由于物體與斜面相互間有垂直于斜面的作用力，使斜面加速運動，斜面的動能增加；物體沿斜面下滑時，既沿斜面向下運動，又隨斜面向右運動，其合速度方向與彈力方向不垂直，且夾角大于90°，所以物體克服相互作用力做功，物體的機械能減少，但動能增加，重力勢能減少，故A、B、C項均錯誤．對物體與斜面組成的系統(tǒng)內(nèi)，只有動能和重力勢能之間的轉化，故系統(tǒng)機械能守恒，D項正確．

答案：D

題型2：機械能守恒定律的應用

應用機械能守恒定律的基本思路

(1)選取研究對象——物體或系統(tǒng)．

(2)根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒．

(3)恰當?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初、末態(tài)時的機械能．

(4)選取方便的機械能守恒定律的方程形式(Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2、ΔEk＝－ΔEp

或ΔEA＝－ΔEB)進行求解．

6.如圖所示，內(nèi)壁光滑的空心細管彎成的軌道ABCD固定在豎直平面內(nèi)，其中BCD段是半徑R＝0.25

m的圓弧，C為軌道的最低點，CD為圓弧，AC的豎直高度差h＝0.45

m．在緊靠管道出口D處有一水平放置且繞其水平中心軸OO′勻速旋轉的圓筒，圓筒直徑d＝0.15

m，筒上開有小孔E.現(xiàn)有質(zhì)量為m＝0.1

kg且可視為質(zhì)點的小球由靜止開始從管口A滑下，小球滑到管道出口D處時，恰好能從小孔E豎直進入圓筒，隨后，小球由小孔E處豎直向上穿出圓筒．不計空氣阻力，取g＝10

m/s2.求：

(1)小球到達C點時對管壁壓力的大小和方向；

(2)圓筒轉動的周期T的可能值．

解析(1)小球從A→C，由機械能守恒定律得mgh＝

小球在C點處，根據(jù)牛頓第二定律有NC－mg＝，解得NC＝m＝4.6

N

根據(jù)牛頓第三定律知小球到達C點時對管壁壓力的大小為4.6

N，方向豎直向下．

(2)小球從A→D，由機械能守恒定律得mgh＝mgR＋，代入數(shù)值解得vD＝2

m/s

小球由D點豎直上拋至剛穿過圓筒時，由位移公式得d＝vDt－

解得t1＝0.1

s和t2＝0.3

s(舍去)

小球能向上穿出圓筒所用時間滿足t＝

(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)

聯(lián)立解得T＝s(n＝0,1,2,3…)

答案：(1)4.6

N　方向豎直向下(2)

s(n＝0,1,2,3…)

7.如圖所示，一根跨越光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一雜技演員(可視為質(zhì)點)，演員a站于地面，演員b從圖示的位置由靜止開始向下擺，運動過程中繩始終處于伸直狀態(tài)，當演員b擺至最低點時，演員a剛好對地面無壓力，則演員a與演員b質(zhì)量之比為()

A．1∶1

B．2∶1

C．3∶1

D．4∶1

解析：由機械能守恒定律求出演員b下落至最低點時的速度大小為v.mv2＝mgl(1－cos

60°)，v2＝2gl(1－cos

60°)＝gl.此時繩的拉力為T＝mg＋m＝2mg，演員a剛好對地壓力為0.則mag＝T＝2mg.故ma∶m＝2∶1.答案：B

8.如圖所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時輕繩剛好拉緊．從靜止開始釋放b后，a可能達到的最大高度為()

A．h

B．1.5h

C．2h

D．2.5h

解析：考查機械能守恒定律．在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機械能守恒定律可知：3mgh－mgh＝(m＋3m)v2，v＝，b球落地時，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運動，在這個過程中機械能守恒，mv2＝mgΔh，Δh＝＝，所以a球可能達到的最大高度為1.5h，B項正確．

答案：B

9.如圖所示的木板由傾斜部分和水平部分組成，兩部分之間由一段圓弧面相連接．在木板的中間有位于豎直面內(nèi)的光滑圓槽軌道，斜面的傾角為θ.現(xiàn)有10個質(zhì)量均為m、半徑均為r的均勻剛性球，在施加于1號球的水平外力F的作用下均靜止，力F與圓槽在同一豎直面內(nèi)，此時1號球球心距它在水平槽運動時的球心高度差為h.現(xiàn)撤去力F使小球開始運動，直到所有小球均運動到水平槽內(nèi)．重力加速度為g.求：

(1)水平外力F的大小；

(2)1號球剛運動到水平槽時的速度；

(3)整個運動過程中，2號球?qū)?號球所做的功．

解析：(1)以10個小球整體為研究對象，由力的平衡條件可得：tan

θ＝，得F＝10mgtan

θ.(2)以1號球為研究對象，根據(jù)機械能守恒定律可得：mgh＝

mv2，解得v＝.(3)撤去水平外力F后，以10個小球整體為研究對象，利用機械能守恒定律可得：

10mg

＝·10m·v′2，解得v′＝

以1號球為研究對象，由動能定理得mgh＋W＝mv′2，得W＝9mgrsin

θ.答案：(1)10mgtan

θ(2)

(3)9mgrsin

θ

題型3：功能關系、能量轉化守恒定律的應用

(1)在應用功能關系時，應首先弄清研究對象，明確力對“誰”做功，就要對應“誰”的位移，從而引起“誰”的能量變化，在應用能量的轉化和守恒時，一定要明確存在哪些能量形式，哪種是增加的？哪種是減少的？然后再列式求解．

(2)高考考查這類問題，常結合平拋運動、圓周運動、電學等知識考查學生的綜合分析能力．

10.如圖所示是放置在豎直平面內(nèi)游戲滑軌的模擬裝置，滑軌由四部分粗細均勻的金屬桿組成：水平直軌AB，半徑分別為R1＝1.0

m和R2＝3.0

m的圓弧軌道，長為L＝6

m的傾斜直軌CD，AB、CD與兩圓弧軌道相切，其中傾斜直軌CD部分表面粗糙，動摩擦因數(shù)為μ＝，其余各部分表面光滑．一

質(zhì)量為m＝2

kg的滑環(huán)(套在滑軌上)，從AB的中點E處以v0＝10

m/s的初速度水平向右運動．已知θ＝37°，g取10

m/s2.求：

(1)滑環(huán)第一次通過圓弧軌道O2的最低點F處時對軌道的壓力；

(2)滑環(huán)通過圓弧軌道O1最高點A的次數(shù)；

(3)滑環(huán)克服摩擦力做功所通過的總路程．

解析：(1)滑環(huán)從E點滑到F點的過程中，根據(jù)機械能守恒得：

在F點對滑環(huán)分析受力，得

由①②式得：

根據(jù)牛頓第三定律得滑環(huán)第一次通過圓弧軌道O2的最低點F處時對軌道的壓力為

N.(2)由幾何關系可得傾斜直軌CD的傾角為37°，每通過一次克服摩擦力做功為：

W克＝μmgLcos

θ，得W克＝16

J，由題意可知n＝

＝6.25，取6次．

(3)由題意可知得：滑環(huán)最終只能在圓弧軌道O2的D點下方來回運動，即到達D點速度為零，由能量守恒得：＋mgR2(1＋cos

θ)＝μmgscos

θ，解得：滑環(huán)克服摩擦力做功所通過的路程s＝78

m.答案：(1)

N(2)6次(3)78

m

11.如圖所示，電梯由質(zhì)量為1×103

kg的轎廂、質(zhì)量為8×102

kg的配重、定滑輪和鋼纜組成，轎廂和配重分別系在一根繞過定滑輪的鋼纜兩端，在與定滑輪同軸的電動機驅(qū)動下電梯正常工作，定滑輪與鋼纜的質(zhì)量可忽略不計，重力加速度g＝10

m/s2.在轎廂由靜止開始以2

m/s2的加速度向上運行1

s的過程中，電動機對電梯共做功為()

A．2.4×103

J

B．5.6×103

J

C．1.84×104

J

D．2.16×104

J

解析：電動機做功：W＝(M－m)gh＋(M＋m)v2＝(1

000－800)×10×1＋(1

000＋800)×22＝5

600

J.答案：B

12.來自福建省體操隊的運動員黃珊汕是第一位在奧運會上獲得蹦床獎牌的中國選手．蹦床是一項好看又驚險的運動，如圖所示為運動員在蹦床運動中完成某個動作的示意圖，圖中虛線PQ是彈性蹦床的原始位置，A為運動員抵達的最高點，B為運動員剛抵達蹦床時的位置，C為運動員抵達的最低點．不考慮空氣阻力和運動員與蹦床作用時的機械能損失，A、B、C三個位置運動員的速度分別是vA、vB、vC，機械能分別是EA、EB、EC，則它們的大小關系是()

A．vA>vB，vB>vC

B．vA>vB，vB

C．EA＝EB，EB>EC

D．EA>EB，EB＝EC

A機械能守恒，EA＝EB，B→A機械能守恒，EA＝EB，B→C彈力對人做負功，機械能減小，EB>EC，選C.答案：C

13.如圖所示，小球從A點以初速度v0沿粗糙斜面向上運動，到達最高點B后返回A，C為AB的中點．下列說法中正確的是()

A．小球從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，合外力做功為零

B．小球從A到B過程與從B到A過程，動能變化量的大小相等

C．小球從A到B過程與從B到A過程，損失的機械能相等

D．小球從A到C過程與從C到B過程，速度的變化量相等

解析：小球從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，重力做功為零，支持力不做功，摩擦力做負功，所以A錯誤；從A到B的過程與從B到A的過程中，位移大小相等，方向相反，損失的機械能等于克服摩擦力做的功，兩次在A點的動能不相等，所以C正確，B錯誤，而動能的大小與質(zhì)量成正比，與速度的平方成正比，所以D錯誤．

答案：C

14.一質(zhì)量為M＝2.0

kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運動，被一水平向左飛來的子彈擊中并從物塊中穿過，如圖5－3－12所示．地面觀察者紀錄了小物塊被擊中后的速度隨時間變化的關系如圖5－3－13所示(圖中取向右運動的方向為正方向)．已知傳送帶的速度保持不變，g取10

m/s2.(1)指出傳送帶速度v的方向及大小，說明理由．

(2)計算物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ.(3)計算傳送帶對外做了多少功？子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉化為內(nèi)能？

解析：(1)從速度圖象中可以看出，物塊被擊穿后，先向左做減速運動，速度為零后，又向右做加速運動，當速度等于2

m/s，以后隨傳送帶一起做勻速運動，所以，傳送帶的速度方向向右傳送帶的速度v的大小為2.0

m/s.(2)由速度圖象可得，物塊在滑動摩擦力的作用下做勻變速運動的加速度為a，有

a＝m/s2＝2.0

m/s2

由牛頓第二定律得滑動摩擦力F＝μMg

得到物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝＝＝

0.2.(3)由速度圖象可知，傳送帶與物塊存在摩擦力的時間只有3秒，傳送帶在這段時間內(nèi)移動的位移為s，則s＝vt＝2.0×3

m＝6.0

m

所以，傳送帶所做的功W＝fs＝4.0×6.0

J＝24

J

在物塊獲得速度到與傳送帶一起勻速運動的過程中，物塊動能減少了ΔEk

所以轉化的內(nèi)能EQ＝W＋ΔEk＝24＋12＝36

J.答案：(1)向右　2

m/s(2)0.2(3)24

J　36

J

15.質(zhì)量分別為m和M(其中M＝2m)的兩個小球P和Q，中間用輕質(zhì)桿固定連接，在桿的中點O處有一個固定轉軸，如圖所示．現(xiàn)在把桿置于水平位置后自由釋放，在Q球順時針擺動到最低位置的過程中，下列有關能量的說法正確的是()不定項

A．Q球的重力勢能減少、動能增加，Q球和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒

B．P球的重力勢能、動能都增加，P球和地球組成的系統(tǒng)機械能不守恒

C．P球、Q球和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒

D．P球、Q球和地球組成的系統(tǒng)機械能不守恒

解析：Q球從水平位置下擺到最低點的過程中，受重力和桿的作用力，桿的作用力是Q球運動的阻力(重力是動力)，對Q球做負功；P球是在桿的作用下上升的，桿的作用力是動力(重力是阻力)，對P球做正功．所以，由功能關系可以判斷，在Q下擺過程中，P球重力勢能增加、動能增加、機械能增加，Q球重力勢能減少、機械能減少；由于P和Q整體只有重力做功，所以系統(tǒng)機械能守恒．本題的正確答案是BC.答案：BC

16如圖所示，AB為半徑R＝0.8

m的1/4光滑圓弧軌道，下端B恰與小車右端平滑對接．小車質(zhì)量M＝3

kg，車長L＝2.06

m，車上表面距地面的高度h＝0.2

m．現(xiàn)有一質(zhì)量m＝1

kg的滑塊，由軌道頂端無初速釋放，滑到B端后沖上小車．已知地面光滑，滑塊與小車上表面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，當車運行了1.5

s時，車被地面裝置鎖定．(g＝10

m/s2)試求：

(1)滑塊到達B端時，軌道對它支持力的大小；

(2)車被鎖定時，車右端距軌道B端的距離；

(3)從車開始運動到被鎖定的過程中，滑塊與車面間由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能大小；

(4)滑塊落地點離車左端的水平距離．

解析：(1)設滑塊到達B端時速度為v，由動能定理，得mgR＝mv2

由牛頓第二定律，得N－mg＝m

聯(lián)立兩式，代入數(shù)值得軌道對滑塊的支持力：N＝3mg＝30

N.(2)當滑塊滑上小車后，由牛頓第二定律，得

對滑塊有：－μmg＝ma1

對小車有：μmg＝Ma2

設經(jīng)時間t兩者達到共同速度，則有：v＋a1t＝a2t

解得t＝1

s．由于1

s＜1.5

s，此時小車還未被鎖定，兩者的共同速度：v′＝a2t＝1

m/s

因此，車被鎖定時，車右端距軌道B端的距離：s＝a2t2＋v′t′＝1

m.(3)從車開始運動到被鎖定的過程中，滑塊相對小車滑動的距離Δs＝t－a2t2＝2

m

所以產(chǎn)生的內(nèi)能：E＝μmgΔs＝6

J.(4)對滑塊由動能定理，得－μmg(L－Δs)＝mv″2－mv′2

滑塊脫離小車后，在豎直方向有：h＝gt″2

所以，滑塊落地點離車左端的水平距離：s′＝v″t″＝0.16

m.答案：(1)30

N(2)1

m(3)6

J(4)0.16

m

17.10只相同的小圓輪并排水平緊密排列，圓心分別為O1、O2、O3、…、O10，已知O1O10＝3.6

m，水平轉軸通過圓心，圓輪繞軸順時針轉動的轉速均為

r/s.現(xiàn)將一根長0.8

m、質(zhì)量為2.0

kg的勻質(zhì)木板平放在這些輪子的左端，木板左端恰好與O1豎直對齊，如圖5－3－31所示，木板與輪緣間的動摩擦因數(shù)為0.16，不計軸與輪間的摩擦，g取10

m/s2.試求：

(1)輪緣的線速度大小；

(2)木板在輪子上水平移動的總時間；

(3)輪在傳送木板過程中所消耗的機械能．

解析：(1)輪緣轉動的線速度：v＝2πnr＝1.6

m/s.(2)板運動的加速度：a＝μg＝0.16×10

m/s2＝1.6

m/s2

板在輪上做勻加速運動的時間：t＝＝＝1

s

板在做勻加速運動中所發(fā)生的位移：s1＝at2＝×1.6×12

m＝0.8

m

板在做勻速運動的全過程中其重心平動發(fā)生的位移為：s2＝3.6

m－0.8

m－0.4

m＝2.4

m

因此，板運動的總時間為：t＝t1＋＝1

s＋

s＝2.5

s.(3)由功能關系知：輪子在傳送木板的過程中所消耗的機械能一部分轉化成了木板的動能，另一部分因克服摩擦力做功轉化成了內(nèi)能，即：

木板獲得的動能：Ek＝mv2，摩擦力做功產(chǎn)生的內(nèi)能：Q＝f·Δs

加速過程木板與輪子間的相對位移：Δs＝v·t－·t，消耗的機械能：ΔE＝Ek＋Q

聯(lián)立上述四個方程解得：ΔE＝mv2＝2×1.62

J＝5.12

J.答案：(1)1.6

m/s(2)2.5

s(3)5.12

J

第三篇：電荷及其守恒定律教案

電場第一節(jié)-1

（三）情感態(tài)度與價值觀

·通過對本節(jié)的學習培養(yǎng)學生從微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì)—透過現(xiàn)象看本質(zhì)。

·科學家科學思維和科學精神的滲透─—課后閱讀材料。

【教學重、難點】

重點：電荷守恒定律

難點：利用電荷守恒定律分析解決相關問題摩擦起電和感應起電的相關問題。

【教學過程】

引入新課：今天開始我們進入物理學另一個豐富多彩，更有趣的殿堂，電和磁的世界。高中的電學知識大致可分為電場的電路，本章將學習靜電學，將從物質(zhì)的微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì)，電荷相互作用的基本規(guī)律，以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質(zhì)。

【板書】第一章

靜電場

【板書】

一、電荷（復習初中知識）

1．兩種電荷：正電荷和負電荷：把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷，用正數(shù)表示。把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷，用負數(shù)表示。

2．電荷及其相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。

3．使物體帶電的方法：

摩擦起電──學生自學P2后解釋摩擦起電的原因，培養(yǎng)學生理解能力和語言表達能力。為電荷守恒定律做鋪墊。

演示摩擦起電，用驗電器檢驗是否帶電，讓學生分析使金屬箔片張開的原因過渡到接觸起電。

電場第一節(jié)-3

元電荷──電子所帶的電荷量，用e表示，e =1．60×10C。

注意：所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。最早由美國物理學家密立根測得

比荷──電荷的電荷量q與其質(zhì)量m的比值q/m，符號：C/㎏。

靜電感應和感應起電──當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離一端帶同號電荷。這種現(xiàn)象叫做靜電感應。利用靜電感應使金屬導體帶電的過程叫做感應起電。

課堂訓練：

第四篇：械能守恒定律典型例題及針對訓練

機械能守恒定律典型例題

【例1】 如圖物塊和斜面都是光滑的，物塊從靜止沿斜面下滑過程中，物塊機械能是否守恒？系統(tǒng)機械能是否守恒？

【例2】．如圖所示，質(zhì)量、初速度大小都相同的A、B、C三個小球，在同一水平面上，A球豎直上拋，B球以傾斜角θ斜和上拋，空氣阻力不計，C球沿傾角為θ的光滑斜面上滑，它們上升的最大高度分別為hA、hB、hC，則（）

A．hA?hB?hCB．hA?hB?hCC．hA?hB?hCD．hA?hB,hA?hC

【例3】．在距離地面20m高處以15m/s的初速度水平拋出一小球，不計空氣阻力，取g＝10m/s2，求小球落地速度大小。

【例4】．小球沿光滑的斜軌道由靜止開始滑下，并進入在豎直

平面內(nèi)的離心軌道運動，如圖所示，為保持小球能夠通過離心軌

道最高點而不落下來，求小球至少應從多高處開始滑下？已知離

心圓軌道半徑為R，不計各處摩擦。

【例5】．長l＝80cm的細繩上端固定，下端系一個質(zhì)量 m＝100g的小球。將小球拉起至細繩與豎直方向成60°角的位置，然后無初速釋放。不計各處阻力，求

2小球通過最低點時，細繩對小球拉力多大？取g＝10m/s。

【例6】．質(zhì)量相同的兩個小球，分別用長為l和2 l的細繩懸掛在天花板上，如圖所示，分別拉起小球使線伸直呈水平狀態(tài)，然后輕輕釋放，當小球到達

最低位置時（）

A．兩球運動的線速度相等B．兩球運動的角速度相等

C．兩球運動的加速度相等D．細繩對兩球的拉力相等

機械能守恒定律針對訓練

1.下列說法中正確的是().(A)一個物體所受的合外力為零,它的機械能一定守恒(B)一個物體所受的合外力恒定不變,它的機械能可能守恒(C)一個物體作勻速直線運動,它的機械能一定守恒

(D)一個物體作勻加速直線運動,它的機械能可能守恒 2以下運動中機械能守恒的是().(A)物體沿斜面勻速下滑

(B)物體從高處以g/3的加速度豎直下落

(C)不計阻力,細繩一端拴一小球,使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運動(D)物體沿光滑的曲面滑下

3．如圖所示，桌面高度為h，質(zhì)量為m的小球，從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，假設桌面處的重力勢能為零，小球落到

地面前的瞬間的機械能應為（）

A．mghB．mgHC．mg（H+h）D．mg（H-h）

4．一個人站在陽臺上，以相同的速率v0，分別把三個球豎直向上拋出，豎直向下拋出，水平拋出，不計空氣阻力，則三球落地時的速率（）

A．上拋球最大B．下拋球最大C．平拋球最大D．三球一樣大 5.（2002年全國春季高考試題）如圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運動.圖C中的木塊向上運動.在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是

6.將一物體以速度v從地面豎直上拋，當物體運動到某高度時，他的動能恰為重力勢能的一半，不計空氣阻力，則這個高度為

A.v2/g

B.v2/2g D.v2/4g

C.v2/3g

7.如圖，小球自a點由靜止自由下落，到b點時與彈簧接觸，到c點時彈簧被壓縮到最短，若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由a→b→c的運動過程中

A.小球和彈簧總機械能守恒 B.小球的重力勢能隨時間均勻減少 C.小球在b點時動能最大

D.到c點時小球重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量 8.如圖所示,一艘快艇發(fā)動機的冷卻水箱離水面的高度為0.8m,現(xiàn)用導管與船底連通到水中,要使水能流進水箱(不考慮導管對水的阻力),快艇的航行速度至少應達到().(A)2.0m/s

(B)4.0m/s

(C)6.0m/s

(D)8.0m/s

9.如圖所示，一光滑傾斜軌道與一豎直放置的光滑圓軌道相連，圓軌道的半徑為R，一質(zhì)量為m的小球，從高H=3R處的A點由靜止自由下滑，求當滑至圓軌道最高點B時，小球?qū)壍赖膲毫為多少?

10.如圖所示，一半徑為R的光滑圓形細管，固定于豎直平面內(nèi)，放置于管內(nèi)最低處的小球以初速度v0沿管內(nèi)運動，欲使小球能通過管的最高點，且小球在最高點時對管壁有向下的壓力，v0必須滿足什么條件?

11.如圖所示,在豎直平面內(nèi)固定著光滑的1/4圓弧槽,它的末端水平,上端離地高H,一個小球從上端無初速滾下.若小球的水平射程有最大值,則圓弧槽的半徑為多少?

12.如圖所示，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導軌在B點銜接，導軌半徑為R，一個質(zhì)量為m的靜止的小球在A處壓縮彈簧，釋放小球后，在彈簧彈力的作用下小球獲得一向右的速度，當它經(jīng)過B點進入導軌瞬間對導軌的壓力為其重力的7倍，之后向上運動恰好能沿軌道運動到C點，求：

⑴釋放小球前彈簧的彈性勢能 ⑵小球由B到C克服阻力做的功

⑶物體離開C點后落回水平面時的動能的大小

機械能守恒針對訓練答案

9mg102Rg≤v0≤5Rg11 H/2

v12

12.⑴設小球在B處速度為v1，小球受到支持力為FN1 有FN1?mg?

R

從A到B，由功能關系得彈簧的彈性勢能為： EP?

mv1?3mgR 2

2v2

⑵設小球在C處速度為v2，小球受到支持力為FN2 有FN2?mg?

R

小球向上運動恰好能沿軌道運動到C點，即FN2＝0，故

121

mv2?mgR 22

設小球從B到C，克服阻力做功為Wf，則根據(jù)動能定理有：

?mg2R?Wf?

12121

mv2?mv1解得：Wf?mgR 222

⑶設物體離開C點后落回水平面時的動能為Ek則根據(jù)動能定理有：

125

mg2R?Ek?mv2解得：Ek?mgR

機械能守恒定律針對訓練答題卷

9101112

第五篇：1.1《電荷及其守恒定律》教案

1.1電荷及其守恒定律

教學三維目標

（—）知識與技能

1．知道兩種電荷及其相互作用．知道電量的概念．

2．知道摩擦起電，知道摩擦起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開． 3．知道靜電感應現(xiàn)象，知道靜電感應起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開． 4．知道電荷守恒定律． 5．知道什么是元電荷．

（二）過程與方法

1、通過對初中知識的復習使學生進一步認識自然界中的兩種電荷

2、通過對原子核式結構的學習使學生明確摩擦起電和感應起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開．但對一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和不變。

（三）情感態(tài)度與價值觀

通過對本節(jié)的學習培養(yǎng)學生從微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì) 重點：電荷守恒定律

難點：利用電荷守恒定律分析解決相關問題摩擦起電和感應起電的相關問題。教學過程：

（—）引入新課：新的知識內(nèi)容，新的學習起點．本章將學習靜電學．將從物質(zhì)的微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì)，電荷相互作用的基本規(guī)律，以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質(zhì)。

【板書】第一章 靜電場 復習初中知識：

【演示】摩擦過的物體具有了吸引輕小物體的性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫摩擦起電，這樣的物體就帶了電．

【演示】用絲綢摩擦過的玻璃棒之間相互排斥，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒之間也相互排斥，而玻璃棒和硬橡膠棒之間卻相互吸引，所以自然界存在兩種電荷．同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．

【板書】自然界中的兩種電荷

正電荷和負電荷：把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷，用正數(shù)表示．把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷，用負數(shù)表示．

電荷及其相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．

（二）進行新課：第1節(jié)、電荷及其守恒定律 【板書】 電荷

（1）原子的核式結構及摩擦起電的微觀解釋 原子：包括原子核（質(zhì)子和中子）和核外電子。

（2）摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同． 實質(zhì)：電子的轉移．

結果：兩個相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷．（3）金屬導體模型也是一個物理模型P3 用靜電感應的方法也可以使物體帶電．

【演示】：把帶正電荷的球C移近彼此接觸的異體A，B(參見課本圖1.1－1)．可以看到A，B上的金屬箔都張開了，表示A，B都帶上了電荷．如果先把C移走，A和B上的金屬箔就會閉合．如果先把A和B分開，然后移開C，可以看到A和B仍帶有電荷；如果再讓A和B接觸，他們就不再帶電．這說明A和B分開后所帶的是異種等量的電荷，重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和．

【板書】（4）、靜電感應：把電荷移近不帶電的異體，可以使導體帶電的現(xiàn)象。利用靜電感應使物體帶電，叫做感應起電．

提出問題：靜電感應的原因？

帶領學生分析物質(zhì)的微觀分子結構，分析起電的本質(zhì)原因：把帶電的球C移近金屬導體A和B時，由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使導體上的自由電子被吸引過來，因此導體A和B帶上了等量的異種電荷．感應起電也不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開，是電荷從物體的一部分轉移到另一部分。

得出電荷守恒定律．

【板書】

2、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分．

另一種表述：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變。○引導學生分析問題與練習3 3．元電荷

電荷的多少叫做電荷量．符號：Q或q 單位：庫侖 符號：C 元電荷:電子所帶的電荷量，用e表示.注意：所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。

-19電荷量e的值：e=1.60×10C 比荷：電子的電荷量e和電子的質(zhì)量me的比值,為

e?1.76?1011C/㎏ me【小結】對本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結 ●鞏固練習

1．關于元電荷的理解，下列說法正確的是：[ ] A．元電荷就是電子

B．元電荷是表示跟電子所帶電量數(shù)值相等的電量 C．元電荷就是質(zhì)子

D．物體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍

2．5個元電荷的電量是________，16 C電量等于________元電荷． 3．關于點電荷的說法，正確的是：[ ] A．只有體積很小的帶電體才能看成點電荷 B．體積很大的帶電體一定不能看成點電荷

C．當兩個帶電體的大小及形狀對它們之間的相互作用力的影響可以忽略時，這兩個帶電體可看成點電荷

D．一切帶電體都可以看成點電荷 ●作業(yè)

1．復習本節(jié)課文．

2．思考與討論：引導學生完成課本P5問題與練習1-4 說明：

1、兩種電荷及其相互作用、電荷量的概念、摩擦起電的知識，這些在初中都已經(jīng)講過，本節(jié)重點是講述靜電感應現(xiàn)象．要做好演示實驗，使學生清楚地知道什么是靜電感應現(xiàn)象．在此基礎上，使學生知道，感應起電也不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開，使電荷從物體的一部分轉移到另一部分．本節(jié)只說明靜電感應現(xiàn)象。

2．在復習摩擦起電現(xiàn)象和講述靜電感應現(xiàn)象的基礎上，說明起電的過程是使物體中正負電荷分開的過程，進而說明電荷守恒定律．

3．要求學生知道元電荷的概念，而密立根實驗作為專題，有條件的學校可以組織學生選學． 教后記：

1、學生對三種起電方式展開了激烈的討論，還例舉了生活中的靜電現(xiàn)象。對點電荷、元電荷、質(zhì)子電量、電子電量之間關系下節(jié)課還要復習。