高一物理机械能重点难点分析
第八章机械能
知识结构
重点难点
一、对功率的认识
1.功率是描述做功快慢的物理量
由P=W/t可知,功率的大小只与其比值有直接联系,与做功多少和时间长短无直接联系.比较功率的大小,要比较功与完成这些功所用时间之比值,比值大,功率就大,做功就快,比值小,功率就小,做功就慢.
物体做功功率是描述物体做功的一个状态;做功的多少是一个过程,所以也不能说功率大,做功就多.物体做功多少是做功物体在做功过程中的一个积累,随着做功过程的积累时间越长,这个物体做功就越多,W=Pt,t就是一个积累的意思.即P在时间t上的积累就是物体做功的多少.
2.对力的功率的认识
由P=W/t、W=Fscos可得,P=Fvcos,此式中为力F与速度v之间的夹角.把vcos作整体来看是物体在力的方向上的分速度,即:作用在物体上的力与物体在力的方向上的分速度的乘积叫做力的功率.
对一个动力机械,当功率P一定时,由P=Fvcos可知:降低运动速度可以增大牵引力;反过来,若阻力很小,可以加快运动速度.这一点在各种机械设备中有着广泛的应用.
任何机械都有一个标牌,标牌上所注功率为这部机械的额定功率.它是提供人们对机械进行选择、配置的一个重要参数,它反映了机械的做功能力或机械所能承担的任务.机械运行过程中的功率是实际功率.机械的实际功率可以小于其额定功率(称机械没吃饱),可以等于其额定功率(称满负荷运行),还可以在短时间内略大于其额定功率(称超负荷运行).机械不能长时间处于超负荷运行,那样会损坏机械设备,缩短其使用寿命.
二、功的物理含义
关于功我们不仅要从定义式W=Fscos进行理解和计算,还应理解它的物理含义.功是能量转化的量度,即:做功的过程是能量的一个转化过程,这个过程做了多少功,就有多少能量发生了转化.对物体做正功,物体的能量增加.做了多少正功,物体的能量就增加了多少;对物体做负功,也称物体克服阻力做功,物体的能量减少,做了多少负功,物体的能量就减少多少.因此功的正、负表示能的转化情况,表示物体是输入了能量还是输出了能量.
三、对动能的认识
1.动能是一个状态量,它与物体的运动状态对应.动能是标量.它只有大小,没有方向,而且物体的动能总是大于等于零,不会出现负值.
动能是相对的,它与参照物的选取密切相关.如行驶中的汽车上的物品,对汽车上的乘客,物品动能是零;但对路边的行人,物品的动能就不为零.
2.外力对物体做功与物体动能的关系:
外力对物体做正功,物体的动能增加,这一外力有助于物体的运动,是动力;外力对物体做负功,物体的动能减少,这一外力是阻碍物体的运动,是阻力,外力对物体做负功往往又称物体克服阻力做功.功是能量转化的量度,外力对物体做了多少功;就有多少动能与其它形式的能发生了转化.所以外力对物体所做的功就等于物体动能的变化量.即
四、对重力势能的认识
1.重力势能是物体和地球这一系统共同所有,单独一个物体谈不上具有势能.即:如果没有地球,物体谈不上有重力势能.平时说物体具有多少重力势能,是一种习惯上的简称.
重力势能是相对的,它随参考点的选择不同而不同,要说明物体具有多少重力势能,首先要指明参考点(即零点).
2.重力势能是标量,它没有方向.但是重力势能有正、负.此处正、负不是表示方向,而是表示比零点的能量状态高还是低.势能大于零表示比零点的能量状态高,势能小于零表示比零点的能量状态低.零点的选择不同虽对势能值表述不同,但对物理过程没有影响.即势能是相对的,势能的变化是绝对的,势能的变化与零点的选择无关.
3.重力做功与重力势能
重力做正功,物体高度下降,重力势能降低;重力做负功,物体高度上升,重力势能升高.可以证明,重力做功与路径无关,由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差决定,即:WG=mg△h.所以重力做的功等于重力势能增量的负值,即WG=-△Ep=-(mgh1-mgh2).
五、对机械能守恒条件的认识
如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变,这就是机械能守恒定律.没有摩擦和介质阻力,这是守恒条件.具体的讲,如果一个物理过程只有重力做功,是重力势能和动能之间发生相互转化,没有与其它形式的能发生转化,物体的动能和重力势能总和保持不变.如果只有弹簧的弹力做功,弹簧与物体这一系统,弹性势能与动能之间发生相互转化,不与其它形式的能发生转化,所以弹性势能和动能总和保持不变.分析一个物理过程是不是满足机械能守恒,关键是分析这一过程中有哪些力参与了做功,这一力做功是什么形式的能转化成什么形式的能.如果只是动能和势能的相互转化,而没有与其它形式的能发生转化,则机械能总和不变.如果没有力做功,不发生能的转化,机械能当然也不发生变化.
六、关于功的四个基本问题
1.做功与否的判断问题
物体受到力的作用,如果物体在力的方向上发生位移,我们就说力对物体做了功.
可见做功与否的判断,依据的是功的两个要素:力与力的方向上的位移.
2.做功多少的计算问题
做功多少是根据功的公式来计算的,功的公式为:
W=Fscos
其中各个物理量的含义如下:F是做功的力;s是力F所作用的那个物体的位移;而则是力F与位移s的夹角.
3.做功快慢的描述问题
做功的快慢程度用功率来描述,功率的定义式是
P=
功率的导出式是
P=Fvcos
前者用于计算某段时间内的平均功率,后者则用于计算某个时刻的瞬时功率.
4.做功意义的理解问题
做功意味着什么?做功意味着能量的转化.做功的过程必然伴随着能量的化;做多少功能量就转化多少;不同性质的力做功伴随着的是不同形式的能量的转化.
七、关于动能与动量的比较
1.动能和动量都是由质量和速度共同决定的物理量;
2.动能和动量都是用于描述物体机械运动的状态量;
3.动能是标量,动量是矢量;
4.动能决定了物体克服一定的阻力能运动多么远;动量则决定着物体克服一定的阻力能运动多长时间;
5.动能是从能量观点出发描述机械运动的,动量是从机械运动本身出发描述机械运动状态的;
八、关于机械能守恒条件的表述
如果只有重力做功,则物体的机械能守恒.
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高一物理上册《牛顿运动定律》知识点归纳
牛顿运动定律(第四章)
1、牛顿第一定律:
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
对牛顿第一定律的理解要点:(1)运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持;(2)它定性地揭示了运动与力的关系,即力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因;(3)定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性;(4)不受力的物体是不存在的,牛顿第一定律不能用实验直接验证,但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种方法,即通过大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律;(5)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。
2、牛顿第二定律:
物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。公式F=ma.
对牛顿第二定律的理解要点:(1)牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律研究其效果,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础;(2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果,即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬时效果是加速度而不是速度;(3)牛顿第二定律是矢量关系,加速度的方向总是和合外力的方向相同的,可以用分量式表示,Fx=max,Fy=may,(4)牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿(定义使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2.
3、牛顿第三定律:
两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
对牛顿第三定律的理解要点:(1)作用力和反作用力相互依赖性,它们是相互依存,互以对方作为自已存在的前提;(2)作用力和反作用力的同时性,它们是同时产生、同时消失,同时变化,不是先有作用力后有反作用力;(3)作用力和反作用力是同一性质的力;(4)作用力和反作用力是不可叠加的,作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可求它们的合力,两个力的作用效果不能相互抵消,这应注意同二力平衡加以区别。
4.物体受力分析的基本程序:
(1)确定研究对象;
(2)采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力;
(3)按照先重力,然后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力,最后分析其他场力;
(4)画物体受力图,没有特别要求,则画示意图即可。
5.超重和失重:
(1)超重:物体有向上的加速度称物体处于超重。处于失重的物体的物体对支持面的压力F(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力,即F=mg+ma.;
(2)失重:物体有向下的加速度称物体处于失重。处于失重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg,即FN=mg-ma,当a=g时,FN=0,即物体处于完全失重。
6、牛顿定律的适用范围:(1)只适用于研究惯性系中运动与力的关系,不能用于非惯性系;(2)只适用于解决宏观物体的低速运动问题,不能用来处理高速运动问题;(3)只适用于宏观物体,一般不适用微观粒子
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高一物理教案:《牛顿运动定律的应用》教学设计(二)
教学目标
1、知识目标:
(1)能结合物体的运动情况进行受力分析.
(2)掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法,学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题.
2、能力目标:培养学生审题能力、分析能力、利用数学解决问题能力、表述能力.
3、情感目标:培养严谨的科学态度,养成良好的思维习惯.
教学建议
教材分析
本节主要通过对典型例题的分析,帮助学生掌握处理动力学两类问题的思路和方法.这两类问题是:已知物体的受力情况,求解物体的运动情况;已知物体的运动情况,求解物体的受力.
教法建议
1、总结受力分析的方法,让学生能够正确、快速的对研究对象进行受力分析.
2、强调解决动力学问题的一般步骤是:确定研究对象;分析物体的受力情况和运动情况;列方程求解;对结果的合理性讨论.要让学生逐步习惯于对问题先作定性和半定量分析,弄清问题的物理情景后再动笔算,并养成画情景图的好习惯.
3、根据学生的实际情况,对这部分内容分层次要求,即解决两类基本问题——→解决斜面问题——→较简单的连接体问题,建议该节内容用2-3节课完成.
教学设计示例
教学重点:物体的受力分析;应用牛顿运动定律解决两类问题的方法和思路.
教学难点:物体的受力分析;如何正确运用力和运动关系处理问题.
示例:
一、受力分析方法小结
通过基本练习,小结受力分析方法.(让学生说,老师必要时补充)
1、练习:请对下例四幅图中的A、B物体进行受力分析.
答案:
2、受力分析方法小结
(1)明确研究对象,把它从周围物体中隔离出来;
(2)按重力、弹力、摩擦力、外力顺序进行受力分析;
(3)注意:分析各力的依据和方法:产生条件;物体所受合外力与加速度方向相同;分析静摩擦力可用假设光滑法.
不多力、不丢力的方法:绕物一周分析受力;每分析一力均有施力物体;合力、分力不要重复分析,只保留实际受到的力.
二、动力学的两类基本问题
1、已知物体的受力情况,确定物体的运动情况.
2、已知物体的运动情况,确定物体的受力情况.
3、应用牛顿运动定律解题的一般步骤:
选取研究对象;(注意变换研究对象)
画图分析研究对象的受力和运动情况;(画图很重要,要养成习惯)
进行必要的力的合成和分解;(在使用正交分解时,通常选加速度方向为一坐标轴方向,当然也有例外)
根据牛顿运动定律和运动学公式列方程求解;(要选定正方向)
对解的合理性进行讨论.
四、处理连接体问题的基本方法
1、若连接体中各个物体产生的加速度相同,则可采用整体法求解该整体产生的加速度.
2、若连接体中各个物体产生的加速度不同,则一般不可采用整体法.(若学生情况允许,可再提高观点讲)
3、若遇到求解连接体内部物体间的相互作用力的问题,则必须采用隔离法.
以上各问题均通过典型例题落实.
探究活动
题目:根据自己的学习情况,编一份有关牛顿运动定律应用的练习题.
题量:4-6道.
要求:给出题目详细解答,并注明选题意图及该题易错之处.
评价:可操作性、针对性,可调动学生积极性.
文章来源:http://m.jab88.com/j/68929.html
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