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2018_2019学年高考物理主题二机械能及其守恒定律2.2动能势能学案粤教版

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309 教育网 www.309edu.com 2.2 动能 势能 学*目标 核心提炼 1.明确做功与能量转化的关系。 2.知道动能的表达式,会用公式计算物体的动 能。 3.理解重力势能的概念,知道重力做功与重力 势能变化的关系。 4.理解弹性势能的概念,会分析决定弹性势能 大小的因素。 3 个概念——动能的概念、重力势能的 概念、弹性势能的概念 1 个公式——动能的公式 3 个关系——做功与能量转化的关系、 重力做功与重力势能变化的关系、决定 弹性势能大小的因素 一、功和能的关系 动能 [观图助学] 1.如图是三峡水电站发电情景,我们知道是水的动能转化成电能,做功与能量转化有什么关 系? 2.如图所示,是古代战争中攻击城门的战车,战车上装有一根质量很大的圆木,由很多士兵 推着以很大的速度撞击城门,轻而易举地将城门撞破。圆木的质量很大,速度很大时,是为 了增加圆木的什么能? 1.能量:一个物体能够对其他物体做功,则该物体具有能量。 2.功与能的关系:做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能发生转化,所 以功是能量转化的量度。功和能的单位相同,在国际单位制中,都是焦耳。 3.动能 309 教育资源库 www.309edu.com 309 教育网 www.309edu.com (1)定义:物体由于运动而具有的能量。 (2)表达式:Ek=12mv2。 (3)单位:焦耳。 (4)动能的“三性” ①相对性:选取不同的参考系,物体的速度不同,动能也不同,一般以地面为参考系。 ②标量性:动能是标量,没有方向。 ③状态量:动能是表征物体运动状态的物理量,与物体的运动状态(或某一时刻)的速度相对 应。 [理解概念] 判断下列说法是否正确。 (1)功和能的单位相同,国际单位都是焦耳,所以功和能是一回事。(×) (2)做匀速圆周运动的物体的动能不变。(√) (3)动能不变的物体一定处于*衡状态。(×) 二、重力势能 [观图助学] 如图所示,幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯。 ①小朋友在滑梯最高点时的重力势能一定为正值吗?在地面上时的重力势能一定为零吗? ②小朋友沿滑梯下滑时,重力势能怎么变化?小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能的 变化与参考*面的选取有关吗? 1.重力做功的特点 (1)做功表达式:WG=mgh,式中 h 指初位置与末位置的高度差。 (2)做功的特点:物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关,而跟物体 运动的路径无关。 2.重力势能 (1)定义:由物体所处位置的高度决定的能量称为重力势能。 309 教育资源库 www.309edu.com 309 教育网 www.309edu.com (2)大小:Ep=mgh;单位:焦耳,符号:J。 (3)重力势能的三性 ①相对性:Ep=mgh 中的 h 是物体重心相对参考*面的高度。参考*面选择不同,则物体的 高度 h 不同,重力势能的大小也就不同,所以确定某点的重力势能首先选择参考*面。 ②系统性:重力是地球与物体相互吸引产生的,所以重力势能是物体和地球组成的系统共有, *时所说的“物体”的重力势能只是一种简化说法。 ③标矢性:重力势能是标量,只有大小,没有方向,但有正负。重力势能正负的含义:正值 表示物体处于参考*面上方,负值表示处于参考*面的下方。 3.重力做功与重力势能变化的关系 (1)重力做功是重力势能变化的原因,且重力做了多少功,重力势能就改变多少,即 WG=Ep1 -Ep2=-Δ Ep。 ①当物体从高处向低处运动时,重力做正功,重力势能减少。 ②当物体从低处向高处运动时,重力做负功,重力势能增加。 (2)重力做的功与重力势能的变化量均与参考*面的选择无关(填“有”或“无”)。 (3)重力势能的变化只取决于物体重力做功的情况,与物体除重力外是否还受其他力作用以 及其他力是否做功等因素均无关。 [理解概念] 判断下列说法是否正确。 (1)同一物体在不同位置的重力势能分别为 Ep1=3 J,Ep2=-10 J,则 Ep1<Ep2。(×) (2)物体由高处到低处,重力一定做正功,重力势能一定减少。(√) (3)重力做功一定与路径无关,只与初、末位置的高度差有关。(√) 三、弹性势能 [观图助学] 如图所示,运动员借助撑杆可以跳得很高,被压弯的撑杆具有什么能?这种能跟哪些因素有 关? 1.定义:发生形变的物体,在恢复原状时能够对外界做功,因而具有能量。 2.大小:跟形变量的大小有关,形变量越大,弹性势能也越大。对于弹簧来说,弹性势能与 309 教育资源库 www.309edu.com 309 教育网 www.309edu.com 拉伸或压缩长度有关;当形变量一定时,劲度系数越大的弹簧弹性势能越大。 3.势能:与相互作用物体的相对位置有关的能量。 [理解概念] 判断下列说法是否正确。 (1)任何发生弹性形变的物体,都具有弹性势能。(√) (2)任何具有弹性势能的物体,一定发生了弹性形变。(√) (3)物体只要发生形变,就一定具有弹性势能。(×) (4)弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关。(×) 动能 [观察探究] 如图 1 所示,一辆汽车正在上坡路上加速行驶。 图1 (1)汽车上坡过程受哪些力作用?各个力做什么功? (2)汽车的动能怎样变化?其动能的变化与各个力做功有什么关系? 答案 (1)汽车受重力、支持力牵引力及路面的阻力作用,上坡过程中牵引力做正功,重力、 阻力做负功,支持力不做功。 (2)由于汽车加速上坡,其动能增大,汽车动能的变化等于重力、牵引力及路面的阻力三个 力做功的代数和。 [探究归纳] 1.对动能的理解 (1)动能是标量,没有负值,与物体的速度方向无关。 (2)动能是状态量,具有瞬时性,与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。 (3)动能具有相对性,选取不同的参考系,物体的速度不同,动能也不同,一般以地面为参 考系。 309 教育资源库 www.309edu.com 309 教育网 w



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