重力势能和引力势能要求-教学资源课件.ppt
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- 重力 势能 引力 要求 教学 资源 课件
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1、第一专题力和运动力和运动第二专题机械能、内能、电能及它们机械能、内能、电能及它们之间的转化之间的转化第三专题生活中的科学与技术(光、生活中的科学与技术(光、声、信息)声、信息)第一专题力和运动力和运动3.1物质的最简单运动形式 运动的表示法 运动和力:牛顿第一、二、三定律 功和能 碰撞:动量定理、动量守恒定律包涵内容包涵内容 学习目的学习目的 认识机械运动是自然界中最简单的运动形式,理解力和运动的关系学习要求学习要求 1、理解物质的机械运动形式及运动规律 2、树立“物质和运动是不可分割的,运动是绝对的、静止是相对的”辩证唯物主义观点了解了解 1、描述运动的相对性 2、重力势能、引力势能 理解:
2、理解: 1、牛顿第一和第三定律 2、功、动能、动能定理 3、地球的自转、公转、季节和五带、历法和时间 4、位移、速度和加速度、匀变速运动的规律掌握:掌握: 牛顿第二定理、动量原理 1、理解描述运动的相对性 2、正确牛顿第一定律和第二定律 3、应用动量定律教学重点:教学重点:学习资源学习资源1、文字材料:、文字材料:自然科学基础自然科学基础主教材第三章主教材第三章自然科学基础自然科学基础辅导材料辅导材料2、 IP课件第一讲课件第一讲一、描述运动的相对性一、描述运动的相对性要求: 1、学生能判断实例中运动形式所对应的参照物 (重点) 2、知道位移、速率、速度和加速度几个基本概念 3、了解几种变速运
3、动的规律重难点分析重难点分析 1、参照系、参照系 例:一位学生在作文中写到:例:一位学生在作文中写到:“红日从东方冉冉红日从东方冉冉升起,我坐在奔驰的火车里,静靠在椅背上,欣赏着窗升起,我坐在奔驰的火车里,静靠在椅背上,欣赏着窗外的景物,只见路旁的树木急速地向后退去外的景物,只见路旁的树木急速地向后退去” 试指出试指出“升起升起”、“奔驰奔驰”、“静靠静靠”、“后退后退”这几种运动形式所对应的参照物。这几种运动形式所对应的参照物。运动都是相对于参照物来说的运动都是相对于参照物来说的(说出运动形式的参照物是(说出运动形式的参照物是重点重点)辩证唯物主义观点辩证唯物主义观点 运动是绝对的:运动是绝
4、对的:自然界中没有不运动的物体自然界中没有不运动的物体(运动是物质的属性)(运动是物质的属性) 运动是相对的:运动是相对的:相对于参照系来说的,不存在相对于参照系来说的,不存在 “绝对绝对”静止的物体静止的物体 2、位移和路程、位移和路程路程:物体从空间的一个位置运动到另一个位置的轨迹长度。位移:物体(质点)在运动过程中,从空间的一个位置运动到另一个位置的位置变化。 相同点:都用“s”表示,国际单位是米(m)。不同点:路程轨迹长度,位移是线段矢量矢量3、速度和加速度、速度和加速度速率:速率:s=vt v 是速率,单位米是速率,单位米/ 秒秒 只表示物体运动的快慢,不表示运动方向只表示物体运动的
5、快慢,不表示运动方向速度:速度:是大小为是大小为V(速率)和方向(物体运动方向)(速率)和方向(物体运动方向) 的矢量的矢量加速度加速度:a 运动速度大小或方向在不断变化运动速度大小或方向在不断变化 ,矢量,矢量 表示单位时间内速度的变化,单位为表示单位时间内速度的变化,单位为 米米/秒秒2 在关速度和加速度的几点注意:在关速度和加速度的几点注意:(1)速度很大,加速度不一定很大,也可能为零。如:匀)速度很大,加速度不一定很大,也可能为零。如:匀速直线飞行的超音速飞机速直线飞行的超音速飞机(2)速度变化大(小),加速度不一大(小),由于加速)速度变化大(小),加速度不一大(小),由于加速 度是
6、描述速度变化快慢的量度是描述速度变化快慢的量(3)加速度的方向不是速度的方向,而是跟速度变化的方)加速度的方向不是速度的方向,而是跟速度变化的方向一致向一致 汽车加速:速度汽车加速:速度,加速度与速度方向相同,加速度与速度方向相同, 速度矢量加长,加速度为正值速度矢量加长,加速度为正值 汽车减速:速度汽车减速:速度,加速度与速度方向相反,加速度与速度方向相反, 速度矢量变短,加速度为负值速度矢量变短,加速度为负值4、几种变速运动的规律、几种变速运动的规律v 匀加速直线运动:以变化的速率沿直线运动匀加速直线运动:以变化的速率沿直线运动 v = v0 +at 自由落体运动是典型的匀加速运动自由落体
7、运动是典型的匀加速运动 判断:棉花和石块从高处下落的速度是否一样?判断:棉花和石块从高处下落的速度是否一样? 结论:以同样的加速度下落结论:以同样的加速度下落 依据:伽利略发现(在真空中)重力加速度对依据:伽利略发现(在真空中)重力加速度对 一切物体都是相同的一切物体都是相同的 a = g=9.8 m/s2 不一样是因为空气对羽毛的阻力大不一样是因为空气对羽毛的阻力大v 匀速圆周运动:匀速圆周运动: 以恒定的速率以恒定的速率 v 在半径为在半径为 r 的圆周上的运动的圆周上的运动如:机器上的飞轮、人造地球卫星及天体的运行如:机器上的飞轮、人造地球卫星及天体的运行 速率不变,但运动方向不断改变,
8、速率不变,但运动方向不断改变, 匀速圆周运动是变速运动匀速圆周运动是变速运动 加速度为向心加速度加速度为向心加速度 a =v2 / R,永远和速度垂直,永远和速度垂直v 简振运动(略)简振运动(略) 物体在中心平衡位置附近来回地振荡式运动物体在中心平衡位置附近来回地振荡式运动 例:时钟摆的转动、例:时钟摆的转动、 乐器弦的颤动乐器弦的颤动复杂的振动(声音的振动)是若干个简振运复杂的振动(声音的振动)是若干个简振运 动的合成动的合成振动是一种周期性运动振动是一种周期性运动公式见书(只要求会直接代入数据作简单运算)公式见书(只要求会直接代入数据作简单运算)二、运动和力二、运动和力要求:要求: 1、
9、正确理解牛顿第一定律:知道力是改变运动状、正确理解牛顿第一定律:知道力是改变运动状态的原因态的原因 2、理解牛顿第二定律:、理解牛顿第二定律: 能够认识力、加速度和质量三者之间的关系能够认识力、加速度和质量三者之间的关系 进行简单的计算进行简单的计算 3、牛顿第三定律:知道作用力和反作用力的关系、牛顿第三定律:知道作用力和反作用力的关系1、牛顿第一定律、牛顿第一定律 物体不受外力作用(或外力的合力为零)时,将物体不受外力作用(或外力的合力为零)时,将保持静止或匀速直线运动状态,保持静止或匀速直线运动状态,直到外力改变它的运直到外力改变它的运动状态为止。动状态为止。任何物体都具有保持运动状态的性
10、质任何物体都具有保持运动状态的性质惯性惯性反映了物体改变运动状态的难易程度反映了物体改变运动状态的难易程度质量是物体惯性的量度(质量大不易改变状态)质量是物体惯性的量度(质量大不易改变状态)力改变物体的运动状态(得到加速度)力改变物体的运动状态(得到加速度) 如:歼击机尽可能减小质量,提高战斗灵活性如:歼击机尽可能减小质量,提高战斗灵活性2、牛顿第二定律、牛顿第二定律 物体受到外力作用时,物体的物体受到外力作用时,物体的加速度加速度与作用在物体上与作用在物体上的的合外力合外力正比,与物体的正比,与物体的质量质量成反比,加速度的方向与合成反比,加速度的方向与合外力的方向一致。外力的方向一致。F
11、=K ma(K=1) 只适用于质点或能看成质点的物体的运动只适用于质点或能看成质点的物体的运动 a 为合外力作用下得到的加速度,方向与合外力方为合外力作用下得到的加速度,方向与合外力方向一致向一致 力改变加速度随着改变,合外力力改变加速度随着改变,合外力0零时,加速度零时,加速度0 力的单位为牛顿(力的单位为牛顿(N),质量为千克(),质量为千克( kg),加速,加速 度为米度为米 /米米2重点内容重点内容有关计算:有关计算:例例1:体重:体重45千克的滑水者,在水中从静止出发并在千克的滑水者,在水中从静止出发并在2 秒内均匀加速到秒内均匀加速到10米米/秒。在加速期间作用在滑秒。在加速期间作
12、用在滑 水者上的合力有多大?水者上的合力有多大?解:分析解:分析 第一步:先求第一步:先求 a a = (v-v0)/t = (10-0)/2 =5 m /s2 第二步:求合外力第二步:求合外力 F = ma =45 kg * 5 m /s2 =225 N例题例题2:人造卫星质量为:人造卫星质量为M,绕地球在半径为,绕地球在半径为r的的 圆形轨道上运动,其速度圆形轨道上运动,其速度v是多大?是多大?解:解: 第一步:由向心加速度第一步:由向心加速度 a = 可得可得 F = M v2/ r 第二步:卫星的重力第二步:卫星的重力 F 就视为地球引力就视为地球引力 F = Mg 卫星的卫星的 r
13、= R 地地 + h(忽略不计忽略不计) 第三步:将第三步:将F和和r代入第一步公式求得代入第一步公式求得 v2 =g r3、牛顿第三定律、牛顿第三定律 两个物体之间的作用力和反作用力,同在一两个物体之间的作用力和反作用力,同在一直线上,大小相等,方向相反直线上,大小相等,方向相反作用力与反作用力定律作用力与反作用力定律与物体的运动无关与物体的运动无关成对出现,成对消失成对出现,成对消失分别作用于两个物体上,不能相互抵消分别作用于两个物体上,不能相互抵消作用力与反作用力总是属于同种性质的力作用力与反作用力总是属于同种性质的力三、功和能三、功和能要求:要求:1、理解力对物体做功的因数、理解力对物
14、体做功的因数2、会计算物体的动能、会计算物体的动能3、理解物体动能在何种情况下增加和减少、理解物体动能在何种情况下增加和减少1、功、功物体受到力的作用并在力的方向上有位移,称物体受到力的作用并在力的方向上有位移,称力对物体做了功力对物体做了功如:人的行走、火箭升空如:人的行走、火箭升空 W=F S F的单位:牛顿 N S的单位:米 m W的单位:焦耳 J 1J=1N m功只有大小而无方向功只有大小而无方向动能定义:物体克服阻力做功,具有一定的能量, 称之为动能如:流动的河水使水轮机做功; 飞行的炮弹能击穿钢板; 高处落下的重锤能够把管桩打入地里等等。用公式表示: W=Ff S Ek= mv02
15、 Ff =ma s=v02 /2a W= Ff S= ma v02 /2a= m v02 也就是说,运动物体的动能,等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半动能定义:物体克服阻力做功,具有一定的能量, 称之为动能如:流动的河水使水轮机做功; 飞行的炮弹能击穿钢板; 高处落下的重锤能够把管桩打入地里等等。Ek = Mv0 2物体具有动能就能克服外力做功,消耗本物体具有动能就能克服外力做功,消耗本 身的动能;若外力对物体做功,物体动能就身的动能;若外力对物体做功,物体动能就 会加大如汽车关闭发动机后,克服阻力做功会加大如汽车关闭发动机后,克服阻力做功2、动能与动能定理、动能与动能定理n动能定理 物体
16、具有动能就能克服外力做功,并在做功的过程中,消耗本身的动能。 反之,如果外力对物体做功,物体的动能就会增大。如 P182 图3-16 分析得出动能定理故:动能定理:合外力所做的功,等于物体动能的改变量动能定理:合外力所做的功,等于物体动能的改变量W= Ekt Ek0 3、重力势能和引力势能、重力势能和引力势能要求:要求:1、结合实际学习重力势能、结合实际学习重力势能2、会计算物体的重力势能、会计算物体的重力势能(1)重力势能)重力势能相对于地球的位置而具有的能相对于地球的位置而具有的能具有重力势能的物体通过位置变化,对外做功具有重力势能的物体通过位置变化,对外做功 重力对物体做功的结果,使物体
17、位置发生变化重力对物体做功的结果,使物体位置发生变化 Ep = Gh = mgh (以地面作为重力势能的零点)以地面作为重力势能的零点)打桩时,锤越重,提的越高,做的功就越大。可见,它的势能就越大。(2)引力势能)引力势能任何两个物体间存在着万有引力定律任何两个物体间存在着万有引力定律F = G* m1m2/ r 2 在离地球距离很远时,物体在在离地球距离很远时,物体在m2距距m1为为r点点的势能为的势能为 Ep = - G m1 m2/ r 4、碰撞、碰撞要求:要求: 1、知道冲量、动量的计算公式、知道冲量、动量的计算公式 2、能运用动量定理解释实际生活中的现象、能运用动量定理解释实际生活中
18、的现象(1)冲量)冲量 物体运动状态的改变,和物体的质量与所受的力物体运动状态的改变,和物体的质量与所受的力有关,也与力的作用时间有关有关,也与力的作用时间有关 冲量是力和时间的乘积,对一定质量的物体的速冲量是力和时间的乘积,对一定质量的物体的速度改变起决定作用度改变起决定作用I = F t(2)动量)动量 物体运动状态发生变化的难易程度,取决于物体物体运动状态发生变化的难易程度,取决于物体的速度和质量。的速度和质量。P = mv(3)动量定理)动量定理 物体动量的改变物体动量的改变 = 物体所受到的冲量物体所受到的冲量I = F t = mv mv0 物体的动量变化一定物体的动量变化一定力作
19、用时间越短,平均冲力越大,反之越小力作用时间越短,平均冲力越大,反之越小实际运用:实际运用: 玻璃杯落在水泥地上比落在沙土上易碎玻璃杯落在水泥地上比落在沙土上易碎 易碎品运输用纸屑、泡沫塑料来填充空间易碎品运输用纸屑、泡沫塑料来填充空间(4)动量守恒定律)动量守恒定律 若系统内各物体所受合外力为零,那么系统的若系统内各物体所受合外力为零,那么系统的总动量保持不变总动量保持不变 例:两个小球沿球心向同一方向运动碰撞例:两个小球沿球心向同一方向运动碰撞 质量分别为:质量分别为:m1 m2 速度分别为:速度分别为:V10 V20 碰撞后速度分别为:碰撞后速度分别为: V1 V2 碰撞时间为碰撞时间为
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