4,3探究外力做功与动能变化的关系(李胜)
高一物理学案 编者 审核： 班： 组： 号： 2012-4-19
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4.3 探究外力做功与物体动能变化的关系
（第一课时）
【学习目标】
1. 理解探究外力做功与物体动能变化的关系实验的原理、设计，会进行数据的处理
2．会用动能定理处理单个物体的相关问题
【预习案】
使用说明&学法指导
1.先通读教材，勾画出本节内容的知识点，然后完成下面所设置的问题并提出自己的见解和问题，并通过再读教材或查阅资料解决问题。
2.独立完成，时间15分钟
〖问题设置〗
1、实验目的：是为了探究 做功与 动能变化的关系，
实验器材： 、 、 、 、 、 等；
实验方法：通过物体由静止自由下落过程中，重力对物体做功，物体动能增加，让重物带着纸带下落，利用打点计时器记录它的运动情况。分析纸带上点迹的分布，测出纸带上某两点距离S ，并计算出该两点处重物瞬时速度v 1、v 2（计算方法： ）及对应的动能EK 1= 、EK 2= ，比较重力做的功W G = 和动能的变化：ΔE K = EK 2- EK 1= ，就可判断和确定外力做功与动能变化之间的定量关系。（上述空填写公式）
实验要求和注意事项：1、限位孔要伸出桌外；2、手提住纸带的上端，使重物停靠在打点计时器附近；3、要使纸带保持竖直；4、先接通电源，再释放纸带。
【探究案】
演示实验（实验中关注操作步骤以及实验过程中的注意事项，g 取9.8m/s 2）
对纸带的分析：
1. 正确选择研究对象： 段
2. 该段首尾两点之间的距离为： cm ；速度分别为：v 1= ；v 2=
3. 动能分别为：E k1= ；E k2=
4. 重力做功W G = ；动能变化量为：
5. 结论：
·A ·C ·B ·E ·D ·F ·G
力做功和物体做功
力做功和物体做功 陕西省宝鸡市陈仓区虢镇中学赵乖文 在教学内容进行到“功”的部分有关静摩擦力做功的问题时，有同学提出一个问题：“百米运动员在加速起跑阶段，地面有没有给运动员做功？” 这个问题一提出，马上引来激烈的争论。学生大致分为两派：一派认为，地面给运动员做了功，因为运动员在加速阶段要受到地面给他静摩擦力的作用，这个静摩擦力即为运动员受到的合外力，运动员动能增加的量就等于静摩擦力给运动员做的功，也就是地面给运动员做了正功；另一派认为，运动员加速过程中，受到了地面给运动员静摩擦力的作用，但是由于地面的位移为零，所以摩擦力给运动员不做功。 乍看起来，两派似乎说的都有道理。我们暂且不去讨论谁对谁错，我们知道，功是能量转化的量度，即：力做的功的值等于相应的能量的转化的值。那么在运动员加速过程中，能量的转化和物体做功之间有怎样的关系呢？只要弄清了这个问题，那么上面的问题也就迎刃而解了。 我们不妨先来讨论另一个题，从中可以得到关于上题分析的启示。 一人坐在一小船内，通过轻绳与岸上的卷扬机相连，船到岸的距离为d，船受到水的阻力恒为f。 ①若卷扬机不转动，人收绳，使船仍以速度v匀速靠岸：在船靠岸的过程中，由于 船做匀速运动，则有，拉力F做的功为：W=F S=f S，这个过程中，力的做功事 实上是通过人做功来实现的。也就是说，是由受力物体对自己做功的，做功的值等于fS。人体内的化学能转化为机械能，最后转化为内能。 ②若卷扬机转动，人拉着绳但不收绳，使船仍以速度v匀速靠岸：在此过程中，船 和人的整体受力和上一过程中完全相同。即，拉力F对船人整体做功仍然为 。但与上面不同的是，人虽然拉着绳，受到绳的拉力和刚才相同.但我 们也不难发现，人在这儿仅仅起固定绳子端点的作用。也就是说和把绳子固定在船头没有本质差别。人其实没有做功，而是由卷扬机来对船和人的整体做功。即，如果我们把绳子看做媒介的话，施力物体将成为卷扬机，是由卷扬机来做功的做的功为
人教版八年级物理《第四章物态变化》知识点+习题(含答案)打印版
第四章 物态变化 一、温度 1、 定义：温度表示物体的冷热程度。 2、 单位： ① 国际单位制中采用热力学温度。 ② 常用单位是摄氏度（℃） 规定：在一个标准大气压下冰水混合物的温度为0度，沸水的温度为100度，它们之间分成100 等份，每一等份叫1摄氏度 某地气温-3℃ 读做：零下3 摄氏度或负3摄氏度 ③ 换算关系T=t + 273K 3、 测量——温度计（常用液体温度计） ① 温度计构造：下有玻璃泡，里盛水银、煤油、酒精等液体；内有粗细均匀的细玻璃管，在外面的玻璃管上均匀地刻有刻度。 ② 温度计的原理：利用液体的热胀冷缩进行工作。 ③ 分类及比较： ④ 常用温度计的使用方法： 使用前：观察它的量程，判断是否适合待测物体的温度；并认清温度计的分度值，以便准确读数。使用时：温度计的玻璃泡全部浸 入被测液体中，不要碰到容器底或容器壁；温度计玻璃泡浸入被测液体中稍候一会儿，待温度计的示数稳定后再读数；读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱的上表面相平。 ◇温度计的玻璃泡要做大目的是：温度变化相同时，体积变化大，上面的玻璃管做细的目的是：液体体积变化相同时液柱变化大， 两项措施的共同目的是：读数准确。 二、物态变化 填物态变化的名称及吸热放热情况： 1、熔化和凝固 ① 熔化： 定义：物体从固态变成液态叫熔化。 晶体物质：海波、冰、石英水晶、 非晶体物质：松香、石蜡玻璃、沥青、蜂蜡食盐、明矾、奈、各种金属 熔化图象： 熔化特点：固液共存，吸热，温度不变 熔化特点：吸热，先变软变稀，最后变为液态，温度不断上升。 熔点 ：晶体熔化时的温度。 熔化的条件：⑴ 达到熔点。⑵ 继续吸热。 ② 凝固 ： 定义 ：物质从液态变成固态 叫凝固。 固 液 升华 吸热 凝华 放热
五种方法搞定变力做功问题
五种方法搞定变力做功 一.微元法思想。 当物体在变力作用下做曲线运动时，我们无法直接使用θcos s F w ?=来求解，但是可以 将曲线分成无限个微小段，每一小段可认为恒力做功，总功即为各个小段做功的代数和。 例1. 用水平拉力，拉着滑块沿半径为R 的水平圆轨道运动一周，如图1所示，已知物块的 质量为m ，物块与轨道间的动摩擦因数为μ。求此过程中摩擦力所做的功。 思路点拨：由题可知，物块受的摩擦力在整个运动过程中大 小不变，方向时刻变化，是变力，不能直接用求解； 但是我们可以把圆周分成无数小微元段，如图2所示，每一小段可近似成直 线，从而摩擦力在每一小段上的方向可认为不变，求出每一小段上摩擦力做 的功，然后再累加起来，便可求得结果 图1 把圆轨道分成无穷多个微元段，摩擦力在每一 段上可认为是恒力，则每一段上摩擦力做的功分别 为 ， ，…，，摩擦力在一周内所做的功 二、平均值法 当力的大小随位移成线性关系时，可先求出力对位移的平均值2 21F F F +=，再由αc o s L F W =计算变力做功。如：弹簧的弹力做功问题。 例2静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F 作用下，沿x 轴方向运 动（如图2甲所示），拉力F 随物块所在位置坐标x 的变化关系（如图乙所示），图线为半圆．则 小物块运动到x 0处时的动能为 （ ） A ．0 B ．02 1x F m C ．04x F m π D ．204 x π 【精析】由于W ＝Fx ，所以F-x 图象与x 轴所夹的面积表示功，由图象知半圆形的面积为 04m F x π．C 答案正确． 图2
三.功能关系法。 功能关系求变力做功是非常方便的，但是必须知道这个过程中能量的转化关系。 例3 如图所示，用竖直向下的恒力F 通过跨过光滑定滑轮的细线拉动光滑水平面上的物体， 物体沿水平面移动过程中经过A 、B 、C 三点，设AB =BC ，物体经 过A 、B 、C 三点时的动能分别为E KA ，E KB ，E KC ，则它们间的关系 一定是： A ．E K B -E KA =E K C -E KB B ．E KB -E KA
第二章 第1节 第1课时 实验：探究恒力做功与动能改变的关系
第1节动能的改变 第1课时实验：探究恒力做功与动能改变的关系 一、实验目的 1．通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。 2．体会探究过程和所用的方法。 二、实验原理 1．在钩码的拉动下，小车的速度发生了变化，也就是小车的动能发生了变化。 2．钩码对小车的拉力对小车做了功，只要能求出小车动能的变化量、小车运动的位移以及钩码对小车的拉力(近似等于钩码的重力)，就可以研究W＝Fs与ΔE k之间的关系。 三、实验器材 长木板(一端附有滑轮)、打点计时器、钩码若干、小车、纸带、复写纸片、刻度尺、细线。 四、实验步骤 1．按图2-1-1所示安装实验器材，调整滑轮的高度，使细线与长木板平行。 图2-1-1 2．将打点计时器固定在长木板上，把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。改变木板倾角，使小车重力沿斜木板方向的分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速直线运动。
3．用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的钩码相连。接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。 4．更换纸带，重复实验。选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析。 五、数据处理 1．求动能变化量ΔE k ：小车在细线的拉力作用下做匀加速直线运动，选取纸带上恰当的两点A 、B 为初状态和末状态，依据匀变速直线运动特点v ＝s n ＋1－s n －12t 计算出A 、B 两点的瞬时速度v A 、v B ，求出物体动能的改变量ΔE k ＝12m v B 2－12 m v A 2。 2．求解合外力做的功：此过程细线的拉力对小车做功，由于钩码质量很小，可认为小车所受拉力F 的大小等于钩码所受重力的大小(忽略钩码加速需要的合外力)。用刻度尺量出 A 、 B 之间的距离s ，由此可知拉力所做的功W ＝mgs 。 3．交流论证：通过表格中的数据比较W ＝Fs 与12m v B 2－12 m v A 2的值，可发现结果在误差允许范围内二者相等，即W ＝12m v B 2－12 m v A 2，说明外力对物体所做的功等于物体动能的改 变量。 六、误差分析及注意事项 1．由于本实验要求物体由静止开始运动，所以应正确选取O 点位置，选取第一个点清晰的纸带，其他点的位置尽量离O 点远些。 2．本实验的误差主要来源于拉力略小于钩码的重力、不能完全平衡摩擦力、起始点O 的速度不为零和测量误差等方面。 3．实验中不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究拉力做功与物体动能变化的关系，应该设法消除摩擦力的影响，可采取将木板一端垫高的方法来实现。将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响。 4．尽量减小小车的加速度。因为钩码拉着小车加速运动时，钩码处于失重状态，小车受到的拉力小于钩码的重力。为减小这一系统误差，应使小车的加速度尽量小，也就是实验中必须满足钩码的质量远小于小车的质量。由受力分析及牛顿第二定律可知，F ＝Ma ， mg －F ′＝ma ，且F ′＝F ，联立得F ＝M ·mg m ＋M ＝mg 1＋m M 。当M 远大于m 时，有F ≈mg 。如果钩码质量太大，和小车质量相差不多，那么F ≠mg ，此时再认为F ＝mg 产生的误差就很大了。 [例1] 在“探究恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中。
做功和能量转换
做功和能量转换 1．力学中所说的功包括两个必要因素：一是；二是 。 2．计算功的公式是，功的单位是。 3．在下列哪一种情况下力对物体是做了功的（） A．用力推讲台，讲台没有动． B．人提水桶沿水平地面行走． C．沿斜坡方向把物体拉上去． D．天花板上的电线吊着电灯． 4．一个搬运工，扛着重600N的箱子。他的肩对箱子的作用力大小是 N，方向是向的。如果他沿水平地面走5m，他对箱子做的功为；如果他沿楼梯走到5m高的楼上，他对箱子做的功为。 5．有一辆重为500N的小车，某人用100N的水平力推着它走了10m。那么，人对小车做的功是，重力对小车做的功是。 6．在平直公路上用50N的水平力拉着重为500N的车前进10m，则拉力做的功为，重力做的功为。 7．某人用力把一个重10N的冰块水平抛出，冰块在水平的冰面上滑行40m远停下来。则冰块在滑行过程中（） A．人对冰块做了400J的功． B．重力对冰块做了400J的功． C．人和重力都没有对冰块做功． D．以上说法都不对． 8．某物体在一对平衡力作用下运动，则该物体（） A．机械能一定不变，动能一定不变 B．机械能可能改变，动能一定不变 C．机械能可能改变，动能可能改变 D．机械能一定不变，动能可能改变 9．用100N的水平推力，使重500N的物体沿水平面移动20m。重力对物体做的功为，水平面对物体的支持力做的功为，推力对物体做的功为。 10．某人将一只重为50N的箱子拎起0．5m高，然后沿水平方向行走10m。则该人对箱子共做 J的功，其中沿水平行走10m所做的功为。 11．在相同的水平推力作用下，使较重的A物体沿光滑的平面移动，较轻的B物体沿粗糙的平面移动，若移动相同的距离，则下列说法中正确的是（） A．推力对人物体做的功多 B．推力对B物体做的功多 C．推力对A物体和B物体做的功一样多． D．条件不足，无法比较推力对它们做功多少的关系 12．有两只相同的水缸，需好几桶水才能盛满。现有甲、乙两位同学用相同的水桶从同一处取水分别倒入两个水缸内。甲力气大，每次均提一桶水；乙力气小，每次均提半桶水。 在两位同学都使各自的水缸注满水的过程中（） A．甲比乙做的功多 B．乙比甲做的功多 C．两人做的功一样多 D．条件不足，无法比较做功的多少 13．如图10－6所示，三种情况中物体所受的拉力都是F，甲图 中物体上升sm，乙图中物体沿斜面向上移动sm，丙图中物体 水平移动sm。比较拉力F做功的多少，结论是（） A．甲图做功最多． B．乙图做功最多． C．丙图做功最多． D．做功一样多．
变力做功的计算
变力做功的计算 Prepared on 22 November 2020
变力做功的计算 公式适用于恒力功的计算，对于变力做功的计算，一般有以下几种方法。 一、微元法 对于变力做功，不能直接用进行计算，但是我们可以把运动过程分成很多小段，每一小段内可认为F是恒力，用求出每一小段内力F所做的功，然后累加起来就得到整个过程中变力所做的功。这种处理问题的方法称为微元法，这种方法具有普遍的适用性。但在高中阶段主要用于解决大小不变、方向总与运动方向相同或相反的变力的做功问题。 例1. 用水平拉力，拉着滑块沿半径为R的水平圆轨道运动一周，如图1所示，已知物块的质量为m，物块与轨道间的动摩擦因数为。求此过程中摩擦力所做的功。 图1 思路点拨：由题可知，物块受的摩擦力在整个运动过程中大小不变，方向时刻变化，是变力，不能直接用求解；但是我们可以把圆周分成无数小微元段，如图2所示，每一小段可近似成直线，从而摩擦力在每一小段上的方向可认为不变，求出每一小段上摩擦力做的功，然后再累加起来，便可求得结果。 图2
正确解答：把圆轨道分成无穷多个微元段，摩擦力在每一段上可认为是恒力，则每一段上摩擦力做的功分别为， ，…，，摩擦力在一周内所做的功 。 误点警示：对于此题，若不加分析死套功的公式，误认为位移s＝0，得到W＝0，这是错误的。必须注意本题中的F是变力。 小结点评：对于变力做功，一般不能用功的公式直接进行计算，但有时可以根据变力的特点变通使用功的公式。如力的大小不变而方向总与运动方向相同或相反时，可用计算该力的功，但式子中的s不是物体运动的位移，而是物体运动的路程。 ［发散演习］ 如图3所示，某个力F＝10N作用于半径R＝1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向任何时刻与作用点处的切线方向保持一致。则转动半圆，这个力F做功多少 图3 答案：。 二、图象法
高中物理第四章机械能和能源实验一探究合外力做功和动能变化的关系课时训练教科版
实验一探究合外力做功和动能变化的关系 1.(多选)关于“探究恒力做功与动能变化”的实验,下列说法中正确的是( AC ) A.应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行 B.应调节定滑轮的高度使细绳保持水平 C.平衡摩擦力时,若纸带上打出的点越来越密,就应调大斜面倾角 D.平衡摩擦力时,若纸带上打出的点越来越疏,就应调大斜面倾角 解析:实验中调整定滑轮高度,使细绳与木板平行,这样能使细绳对小车的拉力等于小车受的合力,A对,B错;纸带上打出的点越来越密,表明小车做减速运动,摩擦力平衡不够,这时需要垫高木板一端,使斜面倾角增大,直到打出的点均匀为止,C对,D错. 2.(2017·北京卷,21)如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验. (1)打点计时器使用的电源是(选填选项前的字母). A.直流电源 B.交流电源 (2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力.正确操作方法是(选填选项前的字母). A.把长木板右端垫高 B.改变小车的质量 在不挂重物且(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响. A.计时器不打点 B.计时器打点 (3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A,B,C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A,B,C……各点到O点的距离为x1,x2,x3……,如图2所示. 实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=,打B点时小车的速度v=. (4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据做出如图3所示的v2W图像.由此图像可得v2随W变化的表达式为.根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是.
第四章 物态变化 测试
第四章 物态变化 一、填空题 1．有以下六种物质：铁、牛奶、水晶、白酒、水银、饼干。我们可以把它分成两类： （1） 一类包括：_________________________，它们的共同特点是 _________________； （2） 另一类包括：______________________，它们的共同特点是_________________。 2．关于温度计，请你填写以下空格。 （1）温度计是根据液体的________________的性质制成的。 （2）图2是体温计和寒暑表的一部分，其中 图是体温计，甲、乙两温度计的示数分别为 ℃和 ℃。 （3）下表是几种物质的沸点和熔点。 ① 南极的最低温度为－88.3℃。应选用_________温度计来测 量南极气温，因为___________________________________________； ② 在标准大气压下，沸水的温度为100℃。应选用_________温度计 ℃
来测量沸水温度，因为______________________________________。3．在一个盛有冰水混合物的烧杯中插入一支温度计，用酒精灯对烧杯缓慢加热。小晶同学将观察结果记录在下表中，分析此表，你可以得到的结论是：____________________ ____________________________________________________。 4．把饺子放在水中煮，不会变黄、变焦；而把饺子放在油中炸，就会变黄、变焦。这是因为______________________________________。5．对于小手术的麻醉，医生常用一种沸点为13.1℃的液体氯乙烷，把准备施行手术的部位“冻结”起来。这是利用了液体氯乙烷在___________时需要______热的原理。 6．指出下列的物理现象属于物态变化中的哪种方式： ①烧菜时，大量的油的蒸气在抽油烟机里变成油被收集在小油杯内______ ②鱼塘中的水变少______ ③用钢水浇铸成车床零件______ ④沥青马路在太阳照射下越变越软______ ⑤固体清新剂变小
新教材高中物理 科学思维系列(一)——求解变力做功的几种方法及摩擦力做功的情况 新人教版必修第二册
科学思维系列(一)——求解变力做功的几种方法及摩擦力做功的情况 功的计算，在中学物理中占有十分重要的地位．功的计算公式W ＝Fl cos α只适用于恒力做功的情况，对于变力做功，则没有一个固定公式可用，但可以通过多种方法来求变力做功，如等效法、微元法、图象法等． 一、求解变力做功的几种方法 法1.用公式W ＝F － l cos α求变力做功 如果物体受到的力是均匀变化的，则可以利用物体受到的平均力的大小F －＝F 1＋F 2 2来计 算变力做功，其中F 1为物体初状态时受到的力，F 2为物体末状态时受到的力． 【典例1】 用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比．已知铁锤第一次使铁钉进入木板的深度为d ，接着敲第二锤，如果铁锤第二次敲铁钉时对铁钉做的功与第一次相同，那么，第二次使铁钉进入木板的深度为( ) A ．(3－1)d B ．(2－1)d C. 5－1d 2 D. 22 d 【解析】 根据题意可得W ＝F －1d ＝kd 2d ，W ＝F － 2d ′＝kd ＋k d ＋d ′2 d ′，联立解得d ′ ＝(2－1)d (d ′＝－(2＋1)d 不符合实际，舍去)，故选项B 正确． 【答案】 B 法2.用图象法求变力做功 在F - x 图象中，图线与x 轴所围的“面积”的代数和表示F 做的功．“面积”有正负，在x 轴上方的“面积”为正，在x 轴下方的“面积”为负．如图甲、乙所示，这与运动学中由v - t 图象求位移的原理相同． 【典例2】 用质量为5 kg 的均匀铁索，
从10 m 深的井中吊起一质量为20 kg 的物体，此过程中人的拉力随物体上升的高度变化如图所示，在这个过程中人至少要做多少功？(g 取10 m/s 2 ) 【解析】 方法一 提升物体过程中拉力对位移的平均值： F －＝250＋2002 N ＝225 N 故该过程中拉力做功：W ＝F － h ＝2 250 J. 方法二 由F - h 图线与位移轴所围面积的物理意义，得拉力做功：W ＝250＋200 2×10 J ＝2 250 J. 【答案】 2 250 J 法3.用微元法求变力做功 圆周运动中，若质点所受力F 的方向始终与速度的方向相同，要求F 做的功，可将圆周分成许多极短的小圆弧，每段小圆弧都可以看成一段极短的直线，力F 对质点做的功等于它在每一小段上做功的代数和，这样变力(方向时刻变化)做功的问题就转化为多段上的恒力做功的问题了． 【典例3】 如图所示，质量为m 的质点在力F 的作用下，沿水平面上半径为R 的光滑圆槽运动一周．若F 的大小不变，方向始终与圆槽相切(与速度的方向相同)，求力F 对质点做的功． 【解析】 质点在运动的过程中，F 的方向始终与速度的方向相同，若将圆周分成许多极短的小圆弧Δl 1、Δl 2、Δl 3、…、Δl n ，则每段小圆弧都可以看成一段极短的直线，所以质点运动一周，力F 对质点做的功等于它在每一小段上做功的代数和，即W ＝W 1＋W 2＋…＋W n ＝F (Δl 1＋Δl 2＋…＋Δl n )＝2πRF . 【答案】 2πRF . 变式训练1 如图所示，放在水平地面上的木块与一劲度系数k ＝200 N/m 的轻质弹簧相连，现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x 1＝0.2 m ，木块开始运动，继续拉弹簧，木块
探究合外力做功和物体动能变化的关系
《探究合外力做功和物体动能变化的关系》 教 学 案 例 北京师范大学南山附属学校王艳丽 二00六年十月
《探究合外力做功和物体动能变化的关系》教学案例 北师大南山附中王艳丽 设计思想： 学生的发展具有阶段性，高一年级学生的认知能力正处于由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡阶段，在这一时期教师应尽量多地将书本知识与实际生活密切联系起来，争取以教学知识为载体帮助学生稳步实现这一过渡。 本节课开篇播放了四段学生熟悉的生活录像，目的是使学生通过观察了解合外力对物体做功与物体动能变化之间的定性关系。同时可以激发学生的学习兴趣，实现将物理生活化、将生活物理化的另一教学目标。这也顺应了新课标关于增强学生创新意识和实践能力，发展学生探索自然、理解自然的兴趣与热情的要求。 儿童的发展自始至终都是一种儿童主体的自我调节活动。外界的环境刺激，只有被主体选择，成为主体的反应对象时才会对主体的发展产生影响，所以在本节课所有的教学环节中都贯穿着以学生为主体的教学思想。考虑到高一学生的思维活跃但动手能力尚需锻炼的特点，在实验探究环节我设计成先让学生发散思维大胆设计然后根据身边条件选择易于操作、误差较小的实验方案进行实验。使得学生自始至终都能够积极参与，并且在活动的过程中体验到成功的快乐！ 在做完实验之后我又设计了一个利用已有知识对动能定理进行推导的环节，一方面培养了学生的抽象逻辑思维，另一方面也实现了对力学知识体系再认识的一次理论升华，同时对学生解决问题的方法也有一定的指导意义。 《课标》要求、教学内容及教学对象的大体分析： 新课标要求“通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系，理解动能和动能定理。用动能定理理解生活和生产中的现象。”具体操作为“用打点计时器或光电计时器探究恒力做功与物体动能变化的关系。”和“从牛顿第二定律导出动能定理。” 《探究合外力做功和物体动能变化的关系》属于广东版高中物理（必修2）第四章第三节内容。教材要求在本节中(1) 要突出实验探究，使学生经历和体验科学探究的方法；（2）重视学生的自主学习；（3）重视对学生的理性思维的训练。根据课标要求本节教材创造性地采用了实验探究的方法定量地研究外力对物体做功与物体动能的变化关系，然后从理论上进行推导，最后归纳得出结论。 高一年级学生在刚开始学习高中物理时由于抽象思维刚刚起步所以容易产生畏难情绪，采取由浅入深、由定性到定量的教学策略可以帮助学生克服畏难情绪。而且采用多样化教学模式可以充分调动学生学习的积极性，培养学生的合作
(定稿)再谈人起立过程中地面是否做功问题
再谈人起立过程中地面是否做功问题 项其杰 （江苏省太仓高级中学，江苏 太仓 215400） 摘要：本文从两个不同的角度对人起立过程中地面是否做功这个问题进行了阐述，通过对功的概念中“位移”的深化认识、再建立两个力学模型进行分析，指出了起立过程中对人做功的实际是人自身的内力，并借助简化模型对地面在该过程中到底起到怎样的作用做了一些初步的探索。 关键词：起立 位移 力学模型 内力做功 地面的作用 滞空 “起立”这个动作我们每天都要做很多次，但对于此过程中地面是否对人做功这个问题，不少人都会认为：地面对人有支持力作用，人起立过程中重心又上升了一段距离，因此地面对人做了功。其实，问题在于对功的认识并不到位，因而不能给出正确的回答。下面，笔者将从两个不同的角度对该问题进行分析，并对地面在该过程中到底起到怎样的作用做一些初步的探索。 一、突出位移——深入理解功的概念 在高中物理教材中对功是这样定义的：如果一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功。这句话的主语是“物体”，因而对于定义中的“位移”，自然也就很容易被人理解成是“物体的位移”。其实，这里的“位移”应该是指“力的作用点的位移”，它不能被简单地看成是“物体的位移”。 如图1和图2所示，两图中物体均在拉力F 的作用下沿水平面运动，且拉力的大小和方向均保持不变，图1中拉力作用点的位移与物体的位移相等，而图2中拉力作用点的位移2cos 2θ s s ='，与物体的位移却 并不相等。事实上，对于单个质点来说，“物体的位移”与“力的作用点的位移”是统一的；但是，当物体不能看作质点时，功的概念中的所指位移就只能是“力的作用点的位移”。人在起立过程中，由于躯干与腿和脚等部分的运动并不相同，人不能再当成一个质点来处理，而应该对脚部（支持力的作用点所在处）进行研究，但是脚又始终没动，因此支持力的“作用点的位移”为零，地面对人自然也就没有做功。 从功能关系的角度来讲，如果地面对人做了功，那么地面的能量就会有所减少，转化为人的机械能。但实际上地面的能量并没有发生任何变化，可见地面并未对人做功。一个不争的事实是：我们无论如何也不可能不用做任何的“努力”，而仅仅指望着地面会自发地对我们做功，从而使我们能够站立起来。 二、构建模型——创新分析在人起立过程中到底谁对人做功 既然人起立过程中地面并未对人做功，那么到底是什么力对人做功了呢？又是什么形式的能量转化为人的机械能呢？借助下面两个力学模型，可以帮助我们说明问题。 图1 图 2
物理做功的讲解
【本讲教育信息】 一. 教学内容： 能量、功 学习目标： 1. 理解能量的相互转化是有普遍意义的。 2. 知道消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量相互转化和转移的过程。 3. 识别各种能量形式的转化。 4. 理解功的概念，知道功的两个必要的因素。理解能的转化跟做功的关系。 5. 知道功的计算公式，知道功的单位，初步掌握功的计算方法。 6. 知道功率的概念，知道用功率来描述做功的快慢，知道功率的单位，初步掌握功率的计算方法。 二. 重点、难点： 能量的相互转化是有普遍意义的，消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量相互转化和转移的过程，具体情景中分析各种能量形式的转化 功的概念的内涵和外延 教学过程： 分析下列： 一. 能的转化 1. 自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。所谓的消耗能量、利用能量、获得能量的实质是能量相互转化和转移的过程。 能量形式的转化 胶片感光成像：光能→化学能 特技跳伞：势能→动能和内能 激光切割金属：光能→内能 森林火灾：化学能→内能、光能 植物生长需要阳光：光能→化学能 小型水电站工作时：机械能→电能 小结：能量转化是一个普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。 例： 1. 物理变化中的能量转化：将风车水平放在点燃的蜡烛的上方，看到了风车会转动。 分析：此现象中化学能→内能→机械能，即石蜡的化学能→空气的内能→风车的机械能2. 化学变化中的能量转化： 氢氧化钠溶于水——温度升高 硝酸铵溶于水——温度降低 这两种物质在溶解过程中，物质的能量形式各发生了怎样的转化？ 分析：1. 化学能→内能；2. 内能→化学能 二. 功
第四章物态变化
第四章物态变化 4.1 温度计 1、摄氏温度规定，在一个大气压下，____________的温度是0C，____________的温度是100C，人的正常体温是______。 2、液体温度计的工作原理是：__________________。 3、使用温度计测液体的温度时，温度计的玻璃泡不能碰容器______和______，玻璃泡要____________在液体中，读数时温度计的玻璃泡 ______离开液体。（填“能”或“不能：） 4、下图甲、乙、丙、丁各温度计的分度值是1℃，它们的读数分别是：__________、__________、__________、__________。 5．图4—2中有A、B、C、D四种测量水温的操作。请你评价这四种操作方法的正误。如果是错误的，指出错在哪里。 图4—2 A__________________________________________________ B__________________________________________________ C__________________________________________________ D__________________________________________________ 4．2 熔化和凝固
1、物质从______态变成______态的过程叫做熔化，熔化______热；物质从______态变成______态的过程叫做凝固，凝固______热，请各举两例：熔化①______________；②_____________________；凝固①______________；②__________________。以下两例分别属于什么物态变化？ （1）春天，冰雪消融，是__________，_____热。 （2）铁水浇入模子铸成铁件，是__________，_____热。 2．小明通过学习得到下面几个结论，请帮他补充完整： （1）物质从__________态变成__________态的现象叫做凝固，晶体凝固时的温度叫__________. （2）酒精的凝固点是-117℃，它在-115℃时是__________态，在-120℃时是__________态. （3）钢块化成钢水时，钢块要__________热；水结成冰时，水要__________热. （4）冬天北方农村的菜窖里放几桶水，菜就不易冻坏，这是因为水__________时会__________热，因此窖内温度不致太__________. （5）小明针对本单元所学的知识列出了下面的表格，请帮他填写完整 （6）晶体和非晶体的区别：________________________，冰、海波、金、铁、玻璃、沥青中是晶体的有_____________________。 晶体熔化的条件：①_____________________②_____________________；晶体凝固的条件：① _____________________②_____________________。 3、在下图中，A、B、C、D分别为__________、__________、__________、__________的图象。 4、固体分晶体和_________两类．在松香、萘、冰、玻璃、铁、蜂蜡中，属于晶体的是__________，它们都有固定的_________。 5、水银的熔点是-39℃，它在-40℃时呈______态，在-39℃时呈______态或________态，也可能呈________态，-38℃时呈_______态。 6、若将铁和玻璃分别加热熔化，则[ ] A．玻璃没有熔点，所以不会熔化
高三物理探究外力做功与物体动能变化的关系
探究外力做功与物体动能变化的关系 【例1】某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中,设计了如图实（a）所示的实验,将纸带固定在重物上,让纸带穿过电火花计时器或电磁打点计时器,先用手提着纸带,使重物静止在靠近计时器的地方,然后接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打出一系列小点,得到的纸带如图（b）所示,O 点为计时器打下的第1个点,该同学对数据进行了下列处理:取OA=AB=BC,并根据纸带算出了A、,B、C三点的速度分别为v A=0.12 m/s、v B= 0.17 m/s、v C=0.21 m/s.根据以上数据你能否大致判断W∝v2? 答案能 【例2】为了探究外力对物体做功与物体速度变化的关系,现提供如图实所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题（打点计时器所用交流电频率为50 Hz）: （1）为了消除摩擦力的影响应采取什么措施? （2）①当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第1次、第2次、第3次…实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致,我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W. ②由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如图实所示是其中四次实验打出的部分纸带.
试根据第①、②项中的信息,填写下表. 从表中数据可得出结论: . 答案（1）可将木板一端垫高,使重力沿斜面的分力与摩擦力平衡. （2） （3）橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比 【例3】探究能力是进行物理学研究的重要能力之一.物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关.为了研究某一砂轮的转动动能E k与角速度ω的关系,某同学采用了下述实验方法进行探索:如图实所示,先让砂轮由动力带动匀速旋转,测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据,得出结论.经实验测得的几组ω和n如下表所示: 10N. 另外已测试砂轮转轴的直径为1 cm,转轴间的摩擦力为 π （1）计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中. （2）由上述数据推导出该砂轮的转动动能E k与角速度ω的关系式为 . （3）若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s,则它转过45圈时的角速度为rad/s. 答案（1）见下表格（2）E k=2ω2（3）2
11.1功(学案)
§11.1 功（学案） 学习目标：1、理解做功的两个必要因素，知道功的概念、公式及单位 2、判断力对物体是否做功 3、能够计算功的大小 重点：对功的理解 难点：判断力是否对物体做功，以及功的计算 教学过程： 一、 复习巩固： 力的三要素是指力的 、 、 。 力有两种作用效果：使物体发生 或使物体的 发生改变。 二、 情景创设： 观察右边两幅图，他们的推力作用效果相同吗？ 第一幅图的推力有“成效”吗？ 第二幅图的推力有“成效”吗？ 类似的情况还有很多， P63的图11.1-3中,力都没有做功,想一想这些力为什么没有做功?并写出原因: 甲图:没有做功的原因是:________________________________________________. 乙图:没有做功的原因是:________________________________________________. 三、 新课学习： （一）功的含义： 物理学中规定：如果物体受力且沿受力方向移动一定的距离，就说这个力对物体做了功 （二）做功的两个必要因素： （试一试）下列情况中，人有没有对所带的皮箱做功： （1）人用力提放在地上的皮箱，但没有提起 （2）人再一次用力把箱子提起 （3）人用力提着皮箱在原地不动 （4）人把箱子放在电梯上，一起随电梯上升 （5）人提着箱子在水平路面上匀速前进了50m （6）人提着箱子上楼 总结一下：做功的两个必要因素（1）要有 ，（2）物体沿 （练一练） 1、判断下列说法是否正确 ①．举重运动员举起杠铃的过程，举力做了功．（ ） ②．汽车的牵引力使汽车水平前进，牵引力对汽车做功 （ ） ③．苹果从树上落下，重力对苹果做了功．（ ） ④．拉动小车在水平面上移动一段距离，桌子的支持力对小车做了功．（ ） ⑤. 用脚踢出足球，球在地面上滚动，滚动过程中，人对球做功了 （ ） 2、下列关于功的概念的理解正确的是( ) A.只要有力作用在物体上,力就对物体作了功 B.物体只要移动距离,就做了功. C.有力作用在物体上,物体又移动了距离,这个力就一定做了功. D.有力作用在物体上,物体在力的方向上移动了距离,则这个力就对物体做了功. 人推车前进 推而未动
求变力做功的几种方法
求变力做功的几种方法 功的计算在中学物理中占有十分重要的地位，中学阶段所学的功的计算公式W=FScosa只能用于恒力做功情况，对于变力做功的计算则没有一个固定公式可用，本文对变力做功问题进行归纳总结如下： 一、等值法 等值法即若某一变力的功和某一恒力的功相等，则可以同过计算该恒力的功，求出该变力的功。而恒力做功又可以用W=FScosa计算，从而使问题变得简单。 例1、如图1，定滑轮至滑块的高度为h， 已知细绳的拉力为F牛（恒定），滑块沿水平面 由A点前进s米至B点，滑块在初、末位置时细 绳与水平方向夹角分别为α和β。求滑块由A点 运动到B点过程中，绳的拉力对滑块所做的功。 分析：设绳对物体的拉力为T，显然人对绳 的拉力F等于T。T在对物体做功的过程中大小 虽然不变，但其方向时刻在改变，因此该问题是 变力做功的问题。但是在滑轮的质量以及滑轮与绳间的摩擦不计的情况下，人对绳做的功就等于绳的拉力对物体做的功。而拉力F的大小和方向 都不变，所以F做的功可以用公式W=FScosa直接计算。由图可知，在绳与水平面的夹角由α变到β的过程中,拉力F的作用点的位移大小为： 二、微元法 当物体在变力的作用下作曲线运动时，若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变，且力与位移的方向同步变化，可用微元法将曲线分成无限个小元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和。 例2 、如图2所示，某力F=10牛作用于半径R=1米的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，则转动一周这 个力F做的总功应为： A0焦耳B20π焦耳 C 10焦耳D20焦耳 分析：把圆周分成无限个小元段，每个小元段可 认为与力在同一直线上，故ΔW=FΔS，则转一周中各个 小元段做功的代数和为W=F×2πR=10×2πJ=20π J，故B正确。 三、平均力法
【转】变力做功问题的求法集锦
变力的功求法集锦 第一.平均力法 1.基本依据：如果一个过程，若F 是位移l 的线性函数时，即F=k l +b 时，可以用F 的平均值 =F (F 1 +F 2)/2来代替F 的作用效果来计算。 2.基本方法：先判断変力F 与位移l 是否成线性关系，然后求出该过程初状态的力1F 和末状态的力2F ，再求出每段平均力和每段过程位移，然后由αcos l F W =求其功。 【例1】用铁锤将一铁钉击入木块，设木块对铁钉的阻力与铁钉钉入木块内的深度成正比。在铁锤击第一次时，能把铁钉击入木块内1cm ，问击第二次时，能击入多深？（设铁锤每次做功都相等） 解析：铁锤每次做功都是克服铁钉阻力做功，但摩擦阻力不是恒力，其大小与深度成正比。，可用平均阻力来代替。 如图所示，第一次击入深度为，平均阻力为， 做功为： 第二次击入深度为 到，平均阻力为： 位移为 做功为：两次做功相等： 解后有： 练习1：例如:用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉进d ，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次进入木板的深度是多少? 解：()22kd kd k d d d d '++'?= ∴1)d d '=此题也可用图像法：因为木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，即F =kd ，其图象为图所示。铁锤两次对钉子做功相同，则三角形OAB 的面积与梯形ABCD 的面积相等，即[]')(2 1)(21d d d k kd kd d ?'++=?解得 1)d d '= 练习2：要把长为l 的铁钉钉入木板中，每打击一次给予的能量为E 0，已知钉子在木板中遇到的阻力与钉子进入木板的深度成正比，比例系数为k 。问此钉子全部进入木板需要打击几次？ 分析：在把钉子打入木板的过程中，钉子把得到的能量用来克服阻力做功，而阻力与钉子进入木板的深度成正比，先求出阻力的平均值，便可求得阻力做的功。钉子在整个过程中受到的平均阻力为：F k l k l =+=022钉子克服阻力做的功为：W F l k l F ==12 2设全过程共打击n 次，则给予钉子的总能量：E n E k l 总==0212 所以n k l E =2 2 【例2】如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁相连，另一端与一质量为m 的木块连接，放在光滑的水平面上。弹簧劲度系数为k ，开始时处于自然长度。现用水平力缓慢拉木块，使木块前进x ，求拉力对木块做 Kd+d
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