高三物理最新教案-九、力学综合教案 精品

九、力学综合

教学目标

通过力学总复习，加深同学们对力学知识的纵向和横向联系的理解；使同学们熟悉和掌握力学部分的典型物理情景；并通过对典型物理情景的剖析，掌握力学问题的思维方法和掌握解决物理问题的基本方法．

教学重点、难点分析

力学知识的横向联系和纵向联系；力与运动的关系；在物体运动过程中，以及物体间相互作用的过程中，能量变化和动量变化的分析．

教学过程设计 一、力学知识概况

二、知识概述

（一）牛顿运动定律 动力学部分的研究对象，就物体而言分为单体、连接体；就力而言，分为瞬时力与恒力，要通过典型题掌握各自的要领．其中对物体的受力分析，特别是受力分析中的隔离法与整体法的运用是至关重要的，要结合相关题型加以深化．特别是斜面体上放一个物块，物块静止或运动，再对斜面体做受力分析．近年来的试题更趋向于考查连接体与力的瞬时作用相结合的问题．复习中不妨把两个叠加的物体在斜面上运动，分析某个叠加体的受力这类问题当做一个难点予以突破，其中特别注意运用整体法与隔离法在加速度上效果一致的特点．可谓举一反三，触类旁通．

质点做圆周运动时，其向心力与向心加速度满足牛顿第二定律．

万有引力提供向心力，天体的匀速圆周运动问题，是牛顿第二定律的重要应用．

从历年高考试题看，其命题趋势是逐渐把力的瞬时效应与连接体的合分处理结合起来，使考生具有灵活运用这方面知识的能力，其要求有逐年提高倾向．因此对本章的知识的复习必须注意到这一点．

从能力上讲，受力分析的能力、运动分析的能力依然是考查的重点．对研究对象进行正确的受力分析、运动分析，是解决动力学问题的关键．

1．力和运动的关系

物体受合外力为零时，物体处于静止或匀速直线运动状态；物体所受合外力不为零时，产生加速度，物体做变速运动．若合外力恒定，则加速度大小、方向都保持不变，物体做匀变速运动，匀变速运动的轨迹可以是直线，也可以是曲线．物体所受恒力与速度方向处于同一直线时，物体做匀变速直线运动．根据力与速度同向或反向，可以进一步判定物体是做匀加速直线运动或匀减速直线运动；若物体所受恒力与速度方向成角度，物体做匀变速曲线运动．

物体受到一个大小不变，方向始终与速度方向垂直的外力作用时，物体做匀速圆周运动．此时，外力仅改变速度的方向，不改变速度的大小．

物体受到一个与位移方向相反的周期性外力作用时，物体做机械振动． 表1给出了几种典型的运动形式的力学和运动学特征．

综上所述：判断一个物体做什么运动，一看受什么样的力，二看初速度与合外力方向的关系．

在高中阶段所解决的力与运动的关系问题，无外乎已知物体运动情况，求物体的受力情况；已知物体受力情况，求物体的运动情况．

力与运动的关系是基础，在此基础上，我们还要陆续从功和能、冲量和动量的角度，进一步讨论运动规律．

2．力的独立作用原理

物体同时受几个外力时，每个力各自独立地产生一个加速度，就像别的力不存在一样，这个性质叫做力的独立作用原理．物体的实际加速度就是这几个分加速度的矢量和．根据力的独立作用原理解题时，有时采用牛顿第二定律的分量形式

Fx=max

Fy=may

分力、合力及加速度的关系是

在实际应用中，适当选择坐标系，让加速度的某一个分量为零，可以使计算较为简捷，通常沿实际加速度方向来选取坐标，这种解题方法称为正交分解法．

如图1-9-1，质量为m的物体，置于倾角为θ的固定斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，若要求物体的加速度，可先作出物体的受力图．沿加速度方向建立坐标并写出牛顿第二定律的分量形式

mgsinθ-f=ma，f=μN mgcosθ-N=0 物体的加速度

对于物体受三个力或三个以上力的问题，采用正交分解法可以减少错误，做受力分析时要避免“丢三落四”．

（二）力的积累

从力在空间上的积累效果与力在时间上的积累效果两个角度，来研究物质运动状态变化的规律，是高中物理重点内容．深入理解“功是能量转化的量度”，以及理解在动量守恒过程中能量的变化，是这部分的核心，应着重做好以下几项工作：

1．深入理解几个重要概念

本讲研究的概念较多，有功、功率、动能、重力势能、弹性势能、机械能、冲量、动量等重要概念，这是本讲知识的基础，对于它们的物理意义必须进一步深入理解．

（1）打破思维惯性，正确认识功的计算公式． 功的计算公式W=Fscosθ应用比较广泛，不仅机械功计算经常要应用它，电场力做功和磁场力做功有时也要应用它进行计算．

（2）运用对比方法，区分几个不同的功率概念． ①正确区别P=W/t和P=Fvcosθ的应用范围．

前者为功率的普适定义式，后者是前者导出的机械功的计算公式；前者求出的是t时间内的平均功率，当然t趋近零时，其结果也为瞬时功率，后者公式中的v为瞬时速度大小，求出的功率为瞬时功率；若v为平均速度大小，F且为恒力，求出的即为平均功率．

在运用P=Fvcosθ进行计算时，要注意θ的大小，也可能求出负值，那是表示阻力的功率，要注意P和F及v是对应的，通常讲汽车的功率是指汽车牵引力的功率．

②正确区别额定功率和实际功率的不同．

额定功率是指机器正常工作时输出的最大功率．实际功率是指机器实际工作时的功率，一般不能超过额定功率．

③正确区分汽车两种启动方法的物理过程的不同． （3）正确理解势能概念．

中学教材研究了重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等概念，还要求能够直接运用公式计算重力势能和电势能的大小．

不管哪种形式的势能，其对应的作用力均为保守力，它们做功与路径无关，只与物体的始末位置有关，并且W=-△Ep．势能是个相对量，它的大小与所取的零势能位置有关，但势能的变化与零势能位置的选取无关．因此，为了处理问题方便，要巧妙选取零势能的参考位置．

势能是个标量，它的正负是相对于零势能而言的．比较势能的大小，要注意它们的正负号．

势能属于系统所共有，平时讲物体的重力势能，实际上是物体与地球组成的系统所共有．又如，氢原子核外电子所具有的电势能，实际上应为氢原子所具有．

（4）深入理解动量和冲量的物理意义． ①弄清动量和动能的区别和联系．

动量和动能都是描述物体机械运动状态量的物理量，它们的大小存在下述关系：

它们都是相对量，均与参照物的选取有关，通常都取地球为参照物． 动量是矢量，动能是标量．

物体质量一定，若动能发生变化，动量一定发生变化；若动量发生变化，动能不一定发生变化．例如物体做匀速圆周运动，动能不变，而动量时刻在变．

②正确理解冲量I=Ft．

I=Ft适用于恒力冲量的计算，是个矢量式，I和F是对应的，方向相同．某一恒力有冲量，该力不一定做功；某一恒力做功，该力一定有冲量．

③弄清冲量和动量的关系．

合外力冲量是物体动量变化的原因，而非动量的原因． 2．熟练掌握动能定理和机械能守恒定律的应用 （1）运用动能定理要善于分析物理过程．

例如，总质量为M的列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m，中途脱节．司机发觉时，机车已行驶L的距离，于是立即关闭发动机滑行．设运动的阻力与质量成正比，比例系数为k，机车的牵引力恒定．当列车的两部分都停止时，它们的距离是多少？

解本题时应注意，前面的列车从脱钩以后到停止，整个运动过程有两个阶段：第一阶段牵引力没撤去时，列车做匀加速直线运动；第二阶段为关闭发动机滑行阶段．运用动能定理时不必分阶段分别列式去研究，应该从整个过程考虑列以下方程式：

再对末节列车应用动能定理，有：

再③

从整体考虑，有F=kMg