物理九年级全一册教案五篇

时间：2023-08-13 18:00:34 文/张东东老师物理学文网www.xuewenya.com

物理九年级全一册教案1

(一)人教版九年义务教育初中物理第二册

(二)[教学目的]

使学生初步了解电压使电路中形成了电流，电源是提供电压的装置以及电压的国际单位是伏特。

(三)[教学重点]

电压的作用。

(四)[教学方法]

用对比法讲解电压。

(五)[教具]

支架，底部用乳胶管相连的玻璃瓶a、b，伏打电池，小电珠，开关，导线。

(六)[教学过程]

(一)引入新课

提问：电灯为什么会亮?电动机为什么会转动?

因为有电流通过。

电流是怎样形成的呢?

自由电荷定向移动形成电流。

怎样才能使自由电荷在电路中作持续不断地定向移动呢?

必须有电压。

(二)新课教学

1.为了使学生易于理解电压，先了解水压的作用。

取两个底部用乳胶管相连的玻璃瓶a、b，内装一定量的水，用支架固定，使a瓶中水位比b瓶水位高得多。同时教师在黑板上画图，并启发学生，边观察、边思考，并在原图上根据需要逐步添画，最后完成的图如图1所示。

这套装置的名称是什么?

连通器。

若把阀门k打开会有什么现象?

水由a流向b。

是什么原因使水由a流向b?

因为两瓶水位不同，hac>hbd，有高度差。(1)任取一液片e受到的压强pa>pb，在压强差pa-pb的作用下，小液片e向d移动，所以整个装置中形成由a向b的水流。若在f处装一架小水轮机，则水流对水轮机做功使它转动。但水流无法持久工作下去。当a、b两液面高度相同时，水流停止，水轮机也停止转动。这是因为压强差消失，水位差不存在了。

为了保持它的压强差(即水位差的存在)怎么办?

可以在a、b间装置一架小水泵p，不断地把b中的水抽向a中，保持a、b间的水位差。这样小水轮机f就可连续转动。它们之间的水压形成持续不断的水流。

由式可见：水压使水产生定向移动，形成水流，而流动的水可以做功。

2.电压形成了电流

演示：取一个伏打电池，把它的两个极板分别与小灯泡相连，当开关闭合，小电珠发光。表明有电流通过。

演示后，教师边讲、边画。最后板书。

伏打电池的正极a板(铜板)聚集有大量的正电荷，它是高电位。负极b板(锌板)聚有大量负电荷，它是低电位，a、b两板间存在有电位差，即电压。这个电压使得正电荷由正极向负极移动，负电荷由负极向正极移动(金属导体则属于后一种情况)。这样电路中的自由电荷由b向a作定向移动形成电流，小灯泡发光(电流做了功)。如果负极锌板上的多余的自由电子全部移到了正极铜板上和正电荷中和完毕，电路中就不再有电流了，小灯泡也停止发光。但是电池中的化学物质发生化学反应，使正极、负极各自始终保持有大量的正电荷及负电荷，使电路两端始终有一定的电压，电路中就有了持续电流存在。所以电源是提供电压的装置。它们之间的关系是：电源保持(提供)了电压，电压形成了电流。

由此可知，电压是使自由电荷作定向移动形成电流的原因，电源则是提供电压的装置。

3.电压的单位

不同的水泵可以使水管两端产生不同的水压，不同的电源在电路两端产生的电压也不相同。

电压用u表示

电压的单位是伏特，用v表示，简称伏。另有比伏特大或小的单位，它们的关系是：

1千伏(kv)=1000伏(v) 1伏(v)=1000毫伏(mv)

1毫伏(mv)=1000微伏(μv) 　　需熟记的有几种电压：

1节干电池电压为1.5v，一个蓄电池电压为2v，照明电路电压为220v，对人体安全的电压不超过36v。

其他见教科书第75页图6-4。

(三)巩固新课

提问：电压的作用是什么?单位是什么?

(四)布置作业

1.复习课文，填写教科书第75页练习。

2.观察了解你家中各种用电器的电压(但要注意安全)。

(七)[板书设计]

由此可知：水压使水产生定向移动形成水流。

由此可知：电压使电路中自由电荷作定向移动形成电流。

2.电压的符号u

电压的国际单位：伏特(v)

1千伏(kv)=1000伏(v)

1伏(v)=1000毫伏(mv)

1毫伏(mv)=1000微伏(μv)

物理九年级全一册教案2

一、指导思想

在教学中，端正教学态度，明确教学目的，兢兢业业、踏踏实实做好本职工作。深入贯彻素质教育理论和新课程理念，积极参与教育教学改革，面向全体，因材施教，促进学生的全面发展。坚持以本为本，以纲为纲，深入钻研教材和课程标准，认真批改作业，搞好单元过关，将教学的每项工作落到实处。积极参加教研活动，加强与其他任课教师的联系，取长补短，共同提高。积极参加进修学习和教育教学理论的学习，努力提高自身的思想政治素质和业务水平，为更好地进行教学工作奠定坚实的基础。

二、教材分析

本学期教学内容共四单元，是在上学期所学电学知识的基础上继续学习力学的有关知识。如，家庭用电、电能、材料等。这些知识是上学期电学知识的延续。再通过本学期知识的学习学生才会对力学有一个较完整的认识。这些知识既是基础，又是桥梁，作用非常重要。另外，本学期教材中渗透的某些研究方法，对学生的学习方法很有指导意义。

物理学习动机和兴趣的激发要利用一定的诱因，使已形成的物理学习需要的潜在状态转化为活动状态使学生产生强烈的学习欲望和意向，成为实际学习活动的动力。这就需要创造问题情境，特别是要注意每个课开始的课题引入。教师要善于利用演示实验或简炼的具有强烈启发性的'语言，在上课的开头把学生的思维活动吸引住，激发学生的兴趣。

三、学情分析

本学期担任九年级两个班的物理课教学。绝大部分同学对物理有一定兴趣，但不够浓厚，对上学年知识的理解、掌握由于放假等原因已降到一个比较低的水平，但一些基本物理学习习惯已初步养成。本学期准备采取抓两头，促中间的措施，注意加强优等生的培养和差生的转化，促进中等生的整体进步。

四、教学目标

(1)使学生学习比较全面的物理学基础知识及其实际应用，了解物理学与其他学科以及物理学与技术进步、社会发展的关系。

(2)使学生受到科学方法的训练，培养学生的观察和实验能力，科学思维能力，分析问题和解决问题的能力。

(3)培养学生学习科学的志趣和实事求是的科学态度，树立创新意识，结合物理教学进行辩证唯物主义教育和爱国主义教育。

(4)要特别激发学生的兴趣，增强学好物理的自信心，面向全体学生，给每一个学生提供平等学习的机会，让学生有更多的机会主动地体验挥究过程，获得科学的方法。

(5)激活创新意识，培养创新能力。要唤起学生的创新意识和优化创新能力，让物理教学充满新的活力;营选创新环境，培养创新品质;精心设计教学，激发创新灵感。

(6)充分发挥实验教学作用。物理实验具有生动、直观、新异有趣等特点，要加强实验教学，培养学生的实践兴趣，搞好实验教学，提高实践的技能技巧。

(7)提高自身素质。深化教研教改，提高教研水平，做到表达准确，板书简洁，操作规范，教法创新，使自己的备课、教课、说课、操作、写作等水平不断提高，适应教育发展的需要。

五、方法措施

1、搞好模式教学，实施素质教育。

2、悉心钻研教材，以深入了解学生为一手资料，认真备好每一堂课。

3、改革课堂教学，提高课堂效率，认真上好每一堂课，向45分钟要质量，减轻学生课余负担。

4、搞好实验探究，提高学生动手操作能力。

5、认真设计、精心批改作业，把作业落在实处，抓在手上。搞好单元过关，把单元过关当做提高质量的重点措施来做。

6、抓好尖子学生，为各种竞赛和升学打好基础。

7、抓好后进生，提高及格率。

8、做好课外辅导，堵好教学中的漏洞，提高教学质量。

9、搞好物理兴趣小组，提高学生兴趣。

10、建立激励和竞争机制，调动学生的学习积极性和进取心。

物理九年级全一册教案3

一. 指导思想：

新学期又开始了，本人继续在市局“平衡发展，重视全体”，“培养高素质的学生”的指导思想领导下，在认真总结自己上学期工作得失的基础上，结合自己的教学工作实际，特制定如下一系列教学工作计划。

二.工作目标：

1. 每一个学生能将教材中的所有实验进行熟练地操作，使他们基本上具有一般物理知识的操作能力;

2. 学生具有一定的分析问题和解决问题的能力

3. 学生能运用所的物理知识去解答生活和生产中的实际问题的能力要得到提高;

三.情况分析

本人所教的九年级6、7、8三个班中，6班、7班的基础比较差，对物理知识的理解能力比较弱，8班的基础整体很好，已掌握基本的物理知识，并能灵活的应用。

四.教学内容

主要是以复习为主，系统地复习初二、初三的物理知识。

五. 工作措施：

1. 认真学习教学大纲，领会本科目在教学中的具体要求。新教材是然不同于过去的要求，因为新教材其灵活性加强了，难度降底了，实践性变得更为明确了。教师必须认真领会其精神实质，对于每一项要求要落到实处，既不能拔高要求，也不能降底难度。

2. 注重教材体系，加强学生的实际操作能力的培养。新教材不仅在传授文化知识，更注重于培养能力。教师要充分利用教材中已有的各类实验，做到一个一个学生过好训练关，凡是做不好一律重做，直到做到熟练为止。每一个实验都要写好实验报告，写好实验体会。

3. 讲求教学的.多样性与灵活性，努力培养学生的思维能力。教学不能默守陈规，应该要时时更新教学方法。本期我要继续实践好兴趣教学法，双向交流法，还要充分运用多媒体，进行现代化的多媒体教学，让科学进入物理课堂，让新的理念武装学生头脑。使得受教育的学生：学习的观念更新，学习的内容科学，学习的方法优秀。

4. 严格要求学生，练好学生扎实功底。学生虽逐步懂得了学习的重要性，也会学习，爱学习，但终究学生的自制力不及成人。所以，教师在教学过程中，必须以学生严格要求，不能放松任何一个细节的管理。做到课前有预习，课后有复习，课堂勤学习;每课必有一练，杜绝学生不做作业、少做作业，严禁学生抄袭他人作业;教育学生养成独立思问题的能力，使每一个学生真正做到学习成为自已终身的乐趣。

5. 开展好形式多样的课外活动，培养学生爱科学、用科学的兴趣。课外活动是学生获取知识，提高能力的重要途径之一。教师在狠抓课堂教学的同时，要注重利用业余时间，组织学生参加一些有意义的课外教学活动。

6. 加强教师自身的业务进修，提高自己的教学水平。本期我在教学之余，要认真学习大学有关的物理课程，扩大自己的学识范围，学习有关教育教学理论，丰富自己的教学经验，增进教学艺术。多听课，吸取他人教学之长，全期力争听课达15节以上。

六、教学进度：略

物理九年级全一册教案4

机械效率

(一)学习目标

1、知识与技能目标

(1)知道有用功、额外功、总功

(2) 理解机械效率，会计算机械效率

2、过程与方法目标

(1)根据生活事例认识物理知识，并运用物理知识解决实际问题

(2)探究：斜面的机械效率

(3)学习根据实验数据分析、归纳简单的科学规律

3、情感、态度价值观目标

使学生勇于探究日常用品或器件的物理原理，具有将科学技术应用于日常生活、社会初中的意识。

(二)教学重难点

1、重点：(1) 理解机构效率

(2) 探究斜面的机械效率

2、难点：理解机械效率

(三)教学准备

长木板、木块、弹簧秤、刻度尺、细线

(四)教学过程

一、引入新课

小明家最近买了一处新楼房，三楼。想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。请同学们根据需要，选择器械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组选的办法?

二、进行新课

假如用动滑轮提升沙子，请同学们观着提沙子的过程。

对谁做的功是我们需要的?

(板书有用功：我们所需要的功。)

哪部分功是我们不需要，但不得不做的?

(板书额外功：工作时，对于额外负担所不得不做的功。)

一共做的功等于什么?

(板书总功：有用功与额外功之和。)

假如我们用下面三种方法搬运沙子，你认为哪一种方法?为什么?

讨论回答。(第三种方法，因为第三种方法做的额外功最少。)

工作中，我们总是希望额外功越少越好;也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。(板书机械效率：有用功在总功中所占的比例)表示机械效率;W有表示有用功;W总表示总功。那么，机械效率应该怎样表示?

根据公式计算，上面斜面的机械效率是多少?

(机械效率没有单位，小于1，常用百分数表示。)

师：同学们，刚才我们知道上面斜面的机械效率，任何斜面的机械效率都一样吗?请同学们再来观察用斜面推物体的情景。

下面我们探究斜面的机械效率(板书探究：斜面的机械效率。)

通过观察上面用斜面推物体的情景，对斜面的机械效率你能提出什么问题?

提出问题。

(斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有什么关系?斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有什么关系?……)

请同学们猜想上面提出的问题。

根据提出的问题和做出的猜想，选择其中的一个问题进行实验，设计出实验的方案。

小组讨论，设计实验的方案。

小组实验，同时设计表格记录数据。

分析实验数据，你能得出什么结论?

(五)小结

通过本节课的学习，你有哪些收获?

1. 有用功、额外功、总功;

2. 机械效率：定义、公式、计算;

3.探究：斜面的机械效率。)

(六)作业

1、根据生活中你使用的机械，想想：怎样提高机械效率?结合自己的学习实际，如何提高学习效率?

2、动手动脑学物理

物理九年级全一册教案5

万有引力与航天

(一)知识网络

托勒密：地心说

人类对行哥白尼：日心说

星运动规开普勒第一定律(轨道定律)

行星第二定律(面积定律)

律的认识第三定律(周期定律)

运动定律

万有引力定律的发现

万有引力定律的内容

万有引力定律 F=G

引力常数的测定

万有引力定律称量地球质量M=

万有引力的理论成就 M=

与航天计算天体质量 r=R,M=

人造地球卫星 M=

宇宙航行 G = m

第一宇宙速度7.9km/s

三个宇宙速度第二宇宙速度11.2km/s

地三宇宙速度16.7km/s

宇宙航行的成就

(二)、重点内容讲解

计算重力加速度

1 在地球表面附近的重力加速度，在忽略地球自转的情况下，可用万有引力定律来计算。

G=G =6.67_ _ =9.8(m/ )=9.8N/kg

即在地球表面附近，物体的重力加速度g=9.8m/ 。这一结果表明，在重力作用下，物体加速度大小与物体质量无关。

2 即算地球上空距地面h处的重力加速度g’。有万有引力定律可得：

g’= 又g= ，∴ = ，∴g’= g

3 计算任意天体表面的重力加速度g’。有万有引力定律得：

g’= (M’为星球质量，R’卫星球的半径)，又g= ，

∴ = 。

星体运行的基本公式

在宇宙空间，行星和卫星运行所需的向心力，均来自于中心天体的万有引力。因此万有引力即为行星或卫星作圆周运动的向心力。因此可的以下几个基本公式。

1 向心力的六个基本公式，设中心天体的质量为M，行星(或卫星)的圆轨道半径为r，则向心力可以表示为： =G =ma=m =mr =mr =mr =m v。

2 五个比例关系。利用上述计算关系，可以导出与r相应的比例关系。

向心力： =G ，F∝ ;

向心加速度：a=G , a∝ ;

线速度：v= ，v∝ ;

角速度： = ， ∝ ;

周期：T=2 ，T∝ 。

3 v与的关系。在r一定时，v=r ,v∝ ;在r变化时，如卫星绕一螺旋轨道远离或靠近中心天体时，r不断变化，v、也随之变化。根据，v∝ 和 ∝ ，这时v与为非线性关系，而不是正比关系。

一个重要物理常量的意义

根据万有引力定律和牛顿第二定律可得：G =mr ∴ .这实际上是开普勒第三定律。它表明是一个与行星无关的物理量，它仅仅取决于中心天体的质量。在实际做题时，它具有重要的物理意义和广泛的应用。它同样适用于人造卫星的运动，在处理人造卫星问题时，只要围绕同一星球运转的卫星，均可使用该公式。

估算中心天体的质量和密度

1 中心天体的质量，根据万有引力定律和向心力表达式可得：G =mr ，∴M=

2 中心天体的密度

方法一：中心天体的密度表达式ρ= ，V= (R为中心天体的半径)，根据前面M的表达式可得：ρ= 。当r=R即行星或卫星沿中心天体表面运行时，ρ= 。此时表面只要用一个计时工具，测出行星或卫星绕中心天体表面附近运行一周的时间，周期T，就可简捷的估算出中心天体的平均密度。

方法二：由g= ,M= 进行估算，ρ= ，∴ρ=

(三)常考模型规律示例总结

1. 对万有引力定律的理解

(1)万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，两物体间引力的方向沿着二者的连线。

(2)公式表示：F= 。

(3)引力常量G：①适用于任何两物体。

②意义：它在数值上等于两个质量都是1kg的物体(可看成质点)相距1m时的相互作用力。

③G的通常取值为G=6。67×10-11Nm2/kg2。是英国物理学家卡文迪许用实验测得。

(4)适用条件：①万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远大于每个物体的尺寸时，物体可看成质点，直接使用万有引力定律计算。

②当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可以直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。

③当所研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力。(此方法仅给学生提供一种思路)

(5)万有引力具有以下三个特性：

①普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体(大到天体小到微观粒子)间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一。

②相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。

③宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义，在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力可以忽略不计。

〖例1〗设地球的质量为M，地球的半径为R，物体的质量为m，关于物体与地球间的万有引力的说法，正确的是：

A、地球对物体的引力大于物体对地球的引力。

物体距地面的高度为h时，物体与地球间的万有引力为F= 。

物体放在地心处，因r=0，所受引力无穷大。

D、物体离地面的高度为R时，则引力为F=

〖答案〗D

〖总结〗(1)矫揉造作配地球之间的吸引是相互的，由牛顿第三定律，物体对地球与地球对物体的引力大小相等。

(2)F= 。中的r是两相互作用的物体质心间的距离，不能误认为是两物体表面间的距离。

(3)F= 适用于两个质点间的相互作用，如果把物体放在地心处，显然地球已不能看为质点，故选项C的推理是错误的。

〖变式训练1〗对于万有引力定律的数学表达式F= ，下列说法正确的是：

A、公式中G为引力常数，是人为规定的。

B、r趋近于零时，万有引力趋于无穷大。

C、m1、m2之间的引力总是大小相等，与m1、m2的质量是否相等无关。

D、m1、m2之间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力。

〖答案〗C

2. 计算中心天体的质量

解决天体运动问题，通常把一个天体绕另一个天体的运动看作匀速圆周运动，处在圆心的天体称作中心天体，绕中心天体运动的天体称作运动天体，运动天体做匀速圆周运动所需的向心力由中心天体对运动天体的万有引力来提供。

式中M为中心天体的质量,Sm为运动天体的质量,a为运动天体的向心加速度,ω为运动天体的角速度,T为运动天体的周期,r为运动天体的轨道半径.

(1)天体质量的估算

通过测量天体或卫星运行的周期T及轨道半径r,把天体或卫星的运动看作匀速圆周运动.根据万有引力提供向心力,有 ,得

注意:用万有引力定律计算求得的质量M是位于圆心的天体质量(一般是质量相对较大的天体),而不是绕它做圆周运动的行星或卫星的m,二者不能混淆.

用上述方法求得了天体的质量M后,如果知道天体的半径R,利用天体的体积 ,进而还可求得天体的密度. 如果卫星在天体表面运行,则r=R,则上式可简化为

规律总结:

掌握测天体质量的原理,行星(或卫星)绕天体做匀速圆周运动的向心力是由万有引力来提供的.

物体在天体表面受到的重力也等于万有引力.

注意挖掘题中的隐含条件:飞船靠近星球表面运行,运行半径等于星球半径.

(2)行星运行的速度、周期随轨道半径的变化规律

研究行星(或卫星)运动的一般方法为：把行星(或卫星)运动当做匀速圆周运动，向心力来源于万有引力，即：

根据问题的实际情况选用恰当的公式进行计算，必要时还须考虑物体在天体表面所受的万有引力等于重力，即

(3)利用万有引力定律发现海王星和冥王星

〖例2〗已知月球绕地球运动周期T和轨道半径r，地球半径为R求(1)地球的质量?(2)地球的平均密度?

〖思路分析〗

设月球质量为m，月球绕地球做匀速圆周运动，

则：，

(2)地球平均密度为

答案： ;

总结：①已知运动天体周期T和轨道半径r，利用万有引力定律求中心天体的质量。

②求中心天体的密度时，求体积应用中心天体的半径R来计算。

〖变式训练2〗人类发射的空间探测器进入某行星的引力范围后，绕该行星做匀速圆周运动，已知该行星的半径为R，探测器运行轨道在其表面上空高为h处，运行周期为T。

(1)该行星的质量和平均密度?(2)探测器靠近行星表面飞行时，测得运行周期为T1，则行星平均密度为多少?

答案：(1) ; (2)

3. 地球的同步卫星(通讯卫星)

同步卫星：相对地球静止，跟地球自转同步的卫星叫做同步卫星，周期T=24h，同步卫星又叫做通讯卫星。

同步卫星必定点于赤道正上方，且离地高度h，运行速率v是确定的。

设地球质量为，地球的半径为，卫星的质量为，根据牛顿第二定律

设地球表面的重力加速度，则

以上两式联立解得：

同步卫星距离地面的高度为

同步卫星的运行方向与地球自转方向相同

注意：赤道上随地球做圆周运动的物体与绕地球表面做圆周运动的卫星的区别

在有的问题中，涉及到地球表面赤道上的物体和地球卫星的比较，地球赤道上的物体随地球自转做圆周运动的圆心与近地卫星的圆心都在地心，而且两者做匀速圆周运动的半径均可看作为地球的R，因此，有些同学就把两者混为一谈，实际上两者有着非常显著的区别。

地球上的物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供，但由于地球自转角速度不大，万有引力并没有全部充当向心力，向心力只占万有引力的一小部分，万有引力的另一分力是我们通常所说的物体所受的重力(请同学们思考：若地球自转角速度逐渐变大，将会出现什么现象?)而围绕地球表面做匀速圆周运动的卫星，万有引力全部充当向心力。

赤道上的物体随地球自转做匀速圆周运动时由于与地球保持相对静止，因此它做圆周运动的周期应与地球自转的周期相同，即24小时，其向心加速度

;而绕地球表面运行的近地卫星，其线速度即我们所说的第一宇宙速度，

它的周期可以由下式求出：

求得，代入地球的半径R与质量，可求出地球近地卫星绕地球的运行周期T约为84min，此值远小于地球自转周期，而向心加速度远大于自转时向心加速度。

已知地球的半径为R=6400km，地球表面附近的重力加速度，若发射一颗地球的同步卫星，使它在赤道上空运转，其高度和速度应为多大?

：设同步卫星的质量为m，离地面的高度的高度为h，速度为v，周期为T，地球的质量为M。同步卫星的周期等于地球自转的周期。

①

②

由①②两式得

又因为 ③

由①③两式得

：

：此题利用在地面上和在轨道上两式联立解题。

下面关于同步卫星的说法正确的是( )

A .同步卫星和地球自转同步，卫星的高度和速率都被确定

B .同步卫星的角速度虽然已被确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大;高度降低，速率减小

C .我国发射的第一颗人造地球卫星的周期是114分钟，比同步卫星的周期短，所以第一颗人造地球卫星离地面的高度比同步卫星低

D .同步卫星的速率比我国发射的第一颗人造卫星的速率小

：ACD

三、第七章机械能守恒定律

(一)、知识网络

(二)、重点内容讲解

1.机车起动的两种过程

一恒定的功率起动

机车以恒定的功率起动后，若运动过程所受阻力f不变,由于牵引力F=P/v随v增大,F减小.根据牛顿第二定律a=(F-f)/m=P/mv-f/m,当速度v增大时,加速度a减小，其运动情况是做加速度减小的加速运动。直至F=F'时,a减小至零,此后速度不再增大，速度达到值而做匀速运动，做匀速直线运动的速度是

vm=P/f,下面是这个动态过程的简单方框图

速度 v 当a=0时

a =(F-f)/m 即F=f时保持vm匀速

F =P/v v达到vm

变加速直线运动匀速直线运动

这一过程的v-t关系如图所示

车以恒定的加速度起动

由a=(F-f)/m知,当加速度a不变时,发动机牵引力F恒定,再由P=F?v知,F一定,发动机实际输出功P 随v的增大而增大,但当增大到额定功率以后不再增大,此后,发动机保持额定功率不变,继续增大,牵引力减小,直至F=f时,a=0 ,车速达到值vm= P额 /f,此后匀速运动

在P增至P额之前,车匀加速运动,其持续时间为

t0 = v0/a= P额/F?a = P额/(ma+F’)a

(这个v0必定小于vm,它是车的功率增至P额之时的瞬时速度)计算时,先计算出F,F-F’=ma ,再求出v=P额/F,最后根据v=at求t

在P增至P额之后,为加速度减小的加速运动,直至达到vm.下面是这个动态过程的方框图.

匀加速直线运动变加速直线运动

匀速直线运动 v

注意:中的仅是机车的牵引力,而非车辆所受的合力,这一点在计算题目中极易出错.

实际上,飞机’轮船’火车等交通工具的行驶速度受到自身发动机额定功率P和运动阻力f两个因素的共同制约,其中运动阻力既包括摩擦阻力,也包括空气阻力,而且阻力会随着运动速度的增大而增大.因此,要提高各种交通工具的行驶速度,除想办法提高发动机的额定功率外,还要想办法减小运动阻力,汽车等交通工具外型的流线型设计不仅为了美观,更是出于减小运动阻力的考虑.

2. 动能定理

内容：合力所做的功等于物体动能的变化

表达式：W合=EK2-EK1=ΔE或W合= mv22/2- mv12/2 。其中EK2表示一个过程的末动能mv22/2，EK1表示这个过程的初动能mv12/2。

物理意义：动能地理实际上是一个质点的功能关系，即合外力对物体所做的功是物体动能变化的量度，动能变化的大小由外力对物体做的总功多少来决定。动能定理是力学的一条重要规律，它贯穿整个物理教材，是物理课中的学习重点。

说明：动能定理的理解及应用要点

动能定理的计算式为标量式，v为相对与同一参考系的速度。

动能定理的研究对象是单一物体,或者可以看成单一物体的物体系.

动能定理适用于物体的直线运动，也适用于曲线运动;适用于恒力做功，也适用于变力做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用。只要求出在作用的过程中各力做功的多少和正负即可。这些正是动能定理解题的优越性所在。

若物体运动的过程中包含几个不同过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以考虑全过程作为一整体来处理。

3.动能定理的应用

一个物体的动能变化ΔEK与合外力对物体所做的功W具有等量代换关系，若ΔEK?0，表示物体的动能增加，其增加量等于合外力对物体所做的正功;若ΔEK?0，表示物体的动能减小，其减少良等于合外力对物体所做的负功的绝对值;若ΔEK=0，表示合外力对物体所做的功等于零。反之亦然。这种等量代换关系提供了一种计算变力做功的简便方法。

动能定理中涉及的物理量有F、L、m、v、W、EK等，在处理含有上述物理量的力学问题时，可以考虑使用动能定理。由于只需从力在整个位移内的功和这段位移始末两状态动能变化去考察，无需注意其中运动状态变化的细节，又由于动能和功都是标量，无方向性，无论是直线运动还是曲线运动，计算都会特别方便。

动能定理解题的基本思路

选取研究对象，明确它的运动过程。

分析研究对象的受力情况和各个力做功情况然后求各个外力做功的代数和。

明确物体在过程始末状态的动能EK1和EK2。

列出动能定理的方程W合=EK2-EK1，及其他必要的解题过程，进行求解。

4.应用机械能守恒定律的基本思路：

应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒。而且机械能守恒定律，只涉及物体第的初末状态的物理量，而不须分析中间过程的复杂变化，使处理问题得到简化，应用的基本思路如下：

选取研究对象-----物体系或物体。

根据研究对象所经右的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒。

恰当地选取参考平面，确定对象在过程的初末状态时的机械能。(一般选地面或最低点为零势能面)

根据机械能守恒定律列方程，进行求解。

注意：(1)用机械能守恒定律做题，一定要按基本思路逐步分析求解。

(2)判断系统机械能是否守怛的另外一种方法是：若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其它形式的能的转化，则物体系机械能守恒。

(三)常考模型规律示例总结

1. 机车起动的两种过程

(1)一恒定的功率起动

vm=P/f,下面是这个动态过程的简单方框图

速度 v 当a=0时

a =(F-f)/m 即F=f时保持vm匀速

F =P/v v达到vm

变加速直线运动匀速直线运动

(2)车以恒定的加速度起动

在P增至P额之前,车匀加速运动,其持续时间为

t0 = v0/a= P额/F?a = P额/(ma+F’)a

(这个v0必定小于vm,它是车的功率增至P额之时的瞬时速度)计算时,先计算出F,F-F’=ma ,再求出v=P额/F,最后根据v=at求t

在P增至P额之后,为加速度减小的加速运动,直至达到vm.下面是这个动态过程的方框图.

匀加速直线运动变加速直线运动

匀速直线运动 v

这一过程的关系可由右图所示 vm

注意:中的仅是机车的牵引力,而非车辆所受的合力,这 v0

一点在计算题目中极易出错.

一汽车的额定功率为P0=100KW,质量为m=10×103,设阻力恒为车重的0..1倍,取

若汽车以额定功率起①所达到的速度vm②当速度v=1m/s时,汽车加速度为少?③加速度a=5m/s2时,汽车速度为多少?g=10m/s2

若汽车以的加速度a=0.5m/s2起动,求其匀加速运动的最长时间?

①汽车以额定功率起动,达到速度时,阻力与牵引力相等,依题,所以 vm=P0/F=P0/f=P0/0.1mg=10m/s

②汽车速度v1=1m/s时,汽车牵引力为F1

F1=P0/v1==1×105N

汽车加速度为 a1

a1=(F1-0.1mg)/m=90m/s2

③汽车加速度a2=5m/s2时,汽车牵引力为F2

F2-0.1mg=ma2 F2=6×104N

汽车速度v2=P0/F2=1.67m/s

汽车匀加速起动时的牵引力为:

F=ma+f=ma+0.1mg =(10×103×0.5+10×103×10)N=1.5×104N

达到额定功率时的速度为:vt=P额/F=6.7m/s

vt即为匀加速运动的末速度,故做匀加速运动的最长时间为:

t=vt/a=6.7/0.5=13.3s

1 ①vm=10m/s ②a1=90m/s2 ③v2=1.67m/s

2. t=13.3s

⑴机车起动过程中,发动机的功率指牵引力的功率,发动机的额定功率指的是该机器正常工作时的输出功率,实际输出功率可在零和额定值之间取值.所以,汽车做匀加速运动的时间是受额定功率限制的.

⑵飞机、轮船、汽车等交通工具匀速行驶的速度受额定功率的限制,所以要提高速度,必须提高发动机的额定功率,这就是高速火车和汽车需要大功率发动机的原因.此外,要尽可能减小阻力.

⑶本题涉及两个速度:一个是以恒定功率起动的速度v1,另一个是匀加速运动的速度v2,事实上,汽车以匀加速起动的过程中,在匀加速运动后还可以做加速度减小的运动,由此可知,v2>v1

汽车发动机的额定功率为60kw,汽车质量为5t,运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍.

若汽车以恒定功率启动，汽车所能达到的速度是多少?当汽车以5m/s时的加速度多大?

若汽车以恒定加速度0.5m/s2启动，则这一过程能维持多长时间?这一过程中发动机的牵引力做功多少?

(1)12m/s , 1.4m/s2 (2) 16s , 4.8×105J

2. 动能定理

内容和表达式

合外力所做的功等于物体动能的变化，即

W = EK2-EK1

动能定理的应用技巧

一个物体的动能变化ΔEK与合外力对物体所做的功W具有等量代换关系。若ΔEK>0，表示物体的动能增加，其增加量等于合外力对物体所做的正功;若ΔEK<0，表示物体的动能减少，其减少量等于合外力对物体所做的负功的绝对值;若ΔEK=0，表示合外力对物体所做的功为零。反之亦然。这种等量代换关系提供了一种计算变力做功的简便方法。

动能定理中涉及的物理量有F、s、m、v、W、EK等，在处理含有上述物理量的力学问题时，可以考虑使用动能定理。由于只需从力在整个位移内的功和这段位移始末两状态的动能变化去考虑，无需注意其中运动状态变化的细节，又由于动能和功都是标量，无方向性，无论是直线运动还是曲线运动，计算都会特别方便。当题给条件涉及力的位移，而不涉及加速度和时间时，用动能定理求解比用牛顿第二定律和运动学公式求解简便用动能定理还能解决一些用牛顿第二定律和运动学公式难以求解的问题，如变力做功过程、曲线运动等。

3. 机械能守恒

系统内各个物体若通过轻绳或轻弹簧连接，则各物体与轻弹簧或轻绳组成的系统机械能守恒。

我们可以从三个不同的角度认识机械能守恒定律：

从守恒的角度来看：过程中前后两状态的机械能相等，即E1=E2;

从转化的角度来看：动能的增加等于势能的减少或动能的减少等于势能的增加，△EK=-△EP

从转移的角度来看：A物体机械能的增加等于B物体机械能的减少△EA=-△EB

解题时究竟选取哪一个角度，应根据题意灵活选取，需注意的是：选用(1)式时，必须规定零势能参考面，而选用(2)式和(3)式时，可以不规定零势能参考面，但必须分清能量的减少量和增加量。

〖例2〗如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点向最低点的过程中，正确的说法有：

A、重物的重力势能减少。 B、重物的机械能减少。

C、重物的动能增加，增加的动能等于重物重力势能的减少量。

D、重物和轻弹簧组成的每每机械能守恒。

〖答案〗ABD