第2章

　　能的轉化與守恒

　　章末總結

　　一、動能定理的理解及應用

　　1.動能定理的理解

　　適用范圍

　　既適用于恒力作用過程，也適用于變力作用過程;既適用于物體做直線運動的情況，也適用于物體做曲線運動的情況

　　揭示關系

　　揭示了合外力做功與動能變化的關系，若合外力做功為W，物體的動能就增加W。若合外力做功為-W，物體的動能應減少W

　　研究對象

　　既可以是單個物體，也可以是幾個物體所組成的一個系統研究過程

　　既可以是針對運動過程中的某個具體過程，也可以是針對運動的全過程。對全過程列式時，關鍵是分清整個過程中哪些力做功，且各個力做功應與位移對應，并確定初、末狀態的動能

　　參考系動能定理的計算式為標量式，v為相對同一參考系的速度。沒有特殊說明，都是指相對于地面。動能定理無分量式，不能在某一方向上應用動能定理列方程

　　2.應用動能定理的一般思路

　　[例1]

　　如圖1所示，右端連有一個光滑弧形槽的水平桌面AB長L=1.5m，一個質量為m=0.5

　　kg的木塊在F=1.5N

　　的水平拉力作用下，從桌面上的A端由靜止開始向右運動，木塊到達B端時撤去拉力F，木塊與水平桌面間的動摩擦因數μ=0.2，取g=10m/s2。求：

　　圖1

　　(1)木塊沿弧形槽上升的最大高度(木塊未離開弧形槽);

　　(2)木塊沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑動的最大距離。

　　解析

　　(1)設木塊沿弧形槽上升的最大高度為h，木塊在最高點時的速度為零。從木塊開始運動到弧形槽最高點，由動能定理得：FL-f

　　L-mgh=0

　　其中f=μN=μmg=0.2×0.5×10

　　N=1.0N

　　所以h==m=0.15m

　　(2)設木塊離開B點后沿桌面滑動的最大距離為*。由動能定理得：mgh-f*=0

　　所以*==m=0.75m

　　答案

　　(1)0.15m

　　(2)0.75m

　　[針對訓練1]

　　(20**·懷化高一檢測)20**年冰壺世界青年錦標賽于3月5日～13日在土耳其埃爾祖魯姆舉行。冰壺在水平冰面上的一次滑行可簡化為如下過程：如圖2所示，運動員將靜止于O點的冰壺(視為質點)沿直線OO′推到A點放手，此后冰壺沿AO′滑行，最后停于C點。已知冰面與各冰壺間的動摩擦因數為μ，冰壺質量為m，AC=L，CO′=r，重力加速度為g。

　　圖2

　　(1)求冰壺在A點的速率;

　　(2)若將BO′段冰面與冰壺間的動摩擦因數減小為0.8

　　μ，原只能滑到C點的冰壺能停于O′點，求A點與B點之間的距離。

　　解析

　　(1)對冰壺從A到C，由動能定理有-μmgL=0-mv

　　得vA=。

　　(2)設AB間距離為s，對冰壺：從A到O′，由動能定理有

　　-μmgs-0.8μmg(L+r-s)=0-mv，得s=L-4r。

　　答案

　　(1)

　　(2)L-4r

　　二、機械能守恒定律的理解及應用

　　1.機械能守恒的條件

　　在一個系統中只有重力或彈簧彈力做功，其他力不做功或做功為零的時候系統機械能守恒。重力做功使能量在重力勢能與動能之間轉換，彈簧彈力做功使能量在彈性勢能與動能之間轉換，因此重力做功與彈簧彈力做功不會改變機械能的總量。

　　2.機械能守恒定律的表達式

　　(1)從守恒的角度：系統的初、末兩狀態機械能守恒，即E2=E1;或者Ek1+Ep1=Ek2+Ep2，即系統的初始狀態的機械能總量等于末狀態的機械能總量。

　　(2)從轉移的角度：系統中一部分物體機械能的增加等于另一部分物體機械能的減少，即ΔEA=-ΔEB。

　　(3)從轉化的角度：系統動能的增加等于勢能的減少，即ΔEk=-ΔEp。

　　3.機械能守恒定律和動能定理的應用比較

　　規律

　　內容

　　機械能守恒定律

　　動能定理

　　表達式

　　E1=E2

　　ΔEk=-ΔEp

　　ΔEA=-ΔEB

　　W=ΔEk

　　應用范圍

　　只有重力或彈力做功時

　　無條件限制

　　研究對象

　　系統

　　單個物體

　　關注角度

　　守恒的條件和初、末狀態機械能的形式及大小

　　動能的變化及合力做功情況

　　[例2]

　　(20**·日照高一檢測)如圖3所示，質量均為m的物體A和B，通過輕繩跨過定滑輪相連。斜面光滑，傾角為θ，不計繩子和滑輪之間的摩擦。開始時A物體離地的高度為h，B物體位于斜面的底端，用手托住A物體，使A、B兩物體均靜止。現將手撤去。

　　圖3

　　(1)求A物體將要落地時的速度為多大?

　　(2)A物體落地后，B物體由于慣性將繼續沿斜面向上運動，則B物體在斜面上到達的最高點離地的高度為多大?

　　解析

　　(1)撤去手后，A、B兩物體同時運動，并且速率相等，由于兩物體構成的系統只有重力做功，故系統的機械能守恒。設A物體將要落地時的速度大小為v，由機械能守恒定律得mgh-mghsin

　　θ=(m+m)v2

　　解得v=。

　　(2)A物體落地后，B物體由于慣性將繼續沿斜面向上運動，此時繩子對其沒有拉力，對B物體而言，只有重力做功，故機械能守恒。設其到達的最高點離地高度為H，由機械能守恒定律得mv2=mg(H-hsinθ)

　　解得H=。

　　答案

　　(1)

　　(2)

　　對單個物體(包括地球為系統)只受重力作用時，動能定理和機械能守恒定律表達式并沒有區別;對兩個物體組成的系統應用機械能守恒定律較方便;對有摩擦力或其他力做功的情況下要用動能定理列方程。

　　[針對訓練2]

　　滑板運動是一項驚險刺激的運動，深受青少年的喜愛。如圖4所示是滑板運動的軌道，AB和CD是一段圓弧形軌道，BC是一段長7m的水平軌道。一運動員從AB軌道上的P點以6m/s的速度下滑，經BC軌道后沖上CD軌道，到Q點時速度減為零。已知運動員與滑板的總質量為50

　　kg，h=1.4

　　m，H=1.8

　　m，不計圓弧軌道上的摩擦(g=10m/s2)。求：

　　圖4

　　(1)運動員第一次經過B點、C點時的速度各是多少?

　　(2)運動員與BC軌道的動摩擦因數。

　　解析

　　(1)以水平軌道為零勢能面，從P點到B點，根據機械能守恒定律有

　　mv+mgh=mv，解得vB=8m/s。

　　從C點到Q點，根據機械能守恒定律有

　　mv=mgH，解得vC=6m/s。

　　(2)從B到C由動能定理，-μmglBC=mv-mv

　　解得μ=0.2。

　　答案

　　(1)8m/s

　　6m/s

　　(2)0.2

　　三、功能關系的理解和應用

　　1.功能關系概述

　　(1)不同形式的能量之間的轉化是通過做功實現的，做功的過程就是能量之間轉化的過程。

　　(2)功是能量轉化的量度。做了多少功，就有多少能量發生轉化。

　　2.功與能的關系：由于功是能量轉化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉化相聯系，具體功能關系如下表：

　　功能量轉化

　　關系式

　　重力做功

　　重力勢能的改變

　　WG=-ΔEp

　　彈力做功

　　彈性勢能的改變

　　W彈=-ΔEp

　　合力做功

　　動能的改變

　　W合=ΔEk

　　除重力、系統內彈力以外的其他力做功

　　機械能的改變

　　W其他=ΔE機

　　兩物體間滑動摩擦力對物體系統做功

　　內能的改變(摩擦力可以對物體做正功，也可以做負功)

　　fs相對=Q

　　[例3]

　　如圖5所示，某段滑雪雪道傾角為30°，總質量為m(包括雪具在內)的滑雪運動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為g。在他從上向下滑到底端的過程中，下列說法正確的是()

　　圖5

　　A.運動員減少的重力勢能全部轉化為動能

　　B.運動員獲得的動能為mgh

　　C.運動員克服摩擦力做功為mgh

　　D.下滑過程中系統減少的機械能為mgh

　　解析

　　運動員的加速度為g，小于gsin

　　30°，所以必受摩擦力的作用，且大小為mg，克服摩擦力做功為mg·=mgh，故C錯誤;摩擦力做功，機械能不守恒，減少的勢能沒有全部轉化為動能，而是有mgh轉化為內能，故A錯誤，D正確;由動能定理知，運動員獲得的動能為mg·=mgh，故B錯誤。

　　答案

　　D

　　[針對訓練3]

　　如圖6所示，在光滑的水平面上，有一質量為M的長木塊以一定的初速度向右勻速運動，將質量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端，小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數為μ，當小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止，此時長木塊對地的位移為l，求這個過程中：

　　圖6

　　(1)系統產生的熱量;

　　(2)小鐵塊增加的動能;

　　(3)長木塊減少的動能;

　　(4)系統機械能的減少量。

　　解析

　　畫出這一過程兩物體位移示意圖，如圖所示。

　　(1)m、M間相對滑動的位移為L，根據能量守恒定律，有Q=μmgL，即摩擦力對系統做的總功等于系統產生的熱量。

　　(2)對小鐵塊根據動能定理有μmg(l-L)=mv2-0，其中(l-L)為小鐵塊相對地面的位移，從上式可看出ΔEkm=μmg(l-L)，說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增加量。

　　(3)摩擦力對長木塊做負功，根據功能關系，得ΔEkM=-μmgl，即長木塊減少的動能等于長木塊克服摩擦力做的功μmgl。

　　(4)系統機械能的減少量等于系統克服摩擦力做的功

　　ΔE=μmgL。

　　答案

　　(1)μmgL

　　(2)μmg(l-L)

　　(3)μmgl

　　(4)μmgL

篇2：X校中學生物理學習狀況調查報告

　　某校中學生物理學習狀況調查報告

　　眾所周知，物理難學。對于這樣一門學科，我們的中學生學習狀況如何？作為教師的我們，在教學中應注意些什莫以激發學生學習興趣。本次問卷對我校初中學生共215人，從兩個方面進行調查：一、就物理知識難易程度而言；二、就課堂學習情況而言。

　　一、知識難易程度而言：

　　調查從三方面入手，教材、實驗、習題（課外）的難易程度，分三個等級。

　　學生認為教材難的有占 12.4%中等的57%容易的30.6%；認為實驗難的有23.8%中等的有47.7%容易的有28.5% ，習題難的有16.2% 中等的36% 容易的47.8%。單就知識難度而言學生應該多半掌握，可現實是成績不理想。分析原因如下：

　　1教材內容，建議教師在教學中完善教材銜接性，適當深化教材難度，提高知識點的坡度，培養學生應試的舒適度。

　　實驗是物理學發展的科學基礎，是檢驗物理學理論的唯一標準。中學物理教學必須要以實驗為基礎，加強實驗教學，有助于培養學生的動手操作能力、觀察能力、獨立分析問題、解決問題的能力以及實事求是的科學態度和創新意識、創造能力。

　　2近年來隨著國家對實驗室設備的不斷完善，我校申辦標準化高中地進行，實驗課以開足開齊為原則，無缺開現象，經調查有41.9%學生認為通過做實驗對動手能力的提高非常有幫助，有36.6%的學生認為較有幫助，只有少數學生認為沒有太大的幫助。可見，學生對實驗還是持肯定態度的，既然學生認為實驗對他們能力的提高幫助很大，卻有相當一部分學生不是經常親自動手做實驗，進入實驗室無所適從，這是不是也反映出一個問題呢？

　　我認為可以從以下幾個方面入手：

　　(1)改革課堂演示實驗教學，把部分演示實驗改成學生上臺演示或邊講邊實驗的形式，給學生提供更多的親自動手操作機會。這種“邊學邊實驗”或“邊教邊實驗”的方式是有很多好處的。它有助于發揮學生的主動性，有利于克服課堂教學“滿堂灌”的現象，它有利于擴大師生間的信息交流，發揮學生的主體作用，它還可以提供更多的機會來培養學生的實驗技能和動手能力。

　　(2)注重學生實驗教學。對于學生實驗物理教師不要隨意取消或者減少課時。對學生實驗的教學，教師要組織好實驗，要求學生按“預習——實驗——觀察記錄——分析討論——總結報告”的形式進行，對實驗中出現的問題組織學生認真討論，分析原因，并找出解決問題的方法，并根據實驗的實際情況實事求是地寫出實驗報告，從而培養學生嚴肅認真、實事求是的科學態度和獨立分析問題、解決問題的能力。對于搗蛋的學生實驗中要嚴格管教，以防影響課堂氣氛。

　　(3)加強學生課外實驗。課堂上的實驗由于受到課時的限制，畢竟數量很少、時間有限。而課外實驗就不一樣了，只要學生們愿意，他們隨時隨地可以做任何實驗。對于課外實驗，可以采取學生為主、教師從旁輔導、指點的方法。采取“自設方案——選擇方案——實驗驗證——總結報告”的程序進行，讓學生親自參與實驗設計并通過實驗驗證。這樣能較好地培養學生的科研意識以及創新意識和創造能力。這次活動卡的設計也考慮到了這一點，它增加了小實驗的數量，那么，學生們對此又有什么看法呢？有34.7%的學生表示他們有時會親自動手去做課本課后的小實驗，經常做的不到10%，而40.6%的學生卻從來不做。這種情況值得我們反思。

　　3關于習題，我們將它單獨地列出來，是因為根據調查問卷，學生們對于這方面的反映比較多。學生們很多都提到要配練習冊，多增加一些題目，甚至提出難題的數目太少。他們認為，課本上的知識不太完全，有的題目過于簡單，有些題目難度相當沒有梯度。很多學生認為，書本上的知識雖然簡單、易懂，但考試的題目卻還是像過去一樣的有難度。所以，很多物理教師在教學過程中都要補充很多的附加知識點和附加題目。從中可以看出學生所學的內容還是沒有減少，所作的習題也沒有減少。這與我們要減少學生負擔的思想產生了一些矛盾。這一點在問卷調查中體現的很清楚：有64.9%的學生表示課后習題的難度一般，71.7%的學生表示課后的習題數目一般練習是知識運用的一種主要方式，是中學物理教學的一個重要組成部分。它能幫助學生鞏固、熟練、活用基礎知識，加深和擴展物理知識，將理論運用到實際。所以，對于習題的選擇是至關重要的。我們既不能搞“題海戰術”，也不能隨便找幾個題讓學生做。我們要對題目進行必要的選擇，對題目從下面幾個方面進行認真的分析：

　　(1)解這個題要運用到哪些物理概念、規律，涉及哪些知識點；

　　(2)題中涉及的研究對象和物理過程的復雜程度，以及涉及的條件如何；

　　(3)解題中的困難、關鍵處和易錯處；

　　(4)解題時所涉及的技巧和方法，以及在這方面訓練的熟練程度；

　　(5)解這個題在了解物理知識與社會、技術、生活的聯系方面有哪些價值；

　　(6)解這個題在發展學生能力、提高智力和非智力品質方面的價值。

　　任課的老師若能夠根據上述的幾條來選擇習題，那么學生的學習就可以收到事半功倍、觸類旁通的效果了。

　　二、課堂上學生的學習情況

　　學生在課堂上主動向老師質疑的情況：

　　存在，許多同學都能主動提問　　11.8%

　　存在，凡能主動提問的都是成績較好的同學　　8.8%

　　存在，凡能主動提問的都是成績較差的同學　　3.9%

　　大多數同學不習慣主動問老師　　76.5%

　　課堂上師生之間、同學之間：

　　經常討論并形成習慣　　10%

　　經常，但討論得不深　　15.5%

　　有時討論，但不多　　24%

　　很少討論　　50.5%

　　從整體上看，教師認為學生的學習方法和學習習慣：

　　很好　　1．3%

　　比較好　　36．2%

　　說不出好壞　　25．2%

　　存在很多問題　　37．3%

　　學生對自己的學習方法：

　　很滿意　　9．6%

　　比較滿意　　39．4%

　　說不出滿意不滿意　　40%

　　不滿意　　11%

　　學生在獨立思考、整理知識、提出問題等方面的能力：

　　很強　　0．9%

　　較強　　27．3%

　　較弱　　60．7%

　　很弱　11．1%

　　學生在實驗課上動手和解決問題的能力：

　　很強　　0．9%

　　較強　　33．7%

　　較弱　　61．8%

　　很弱　3．6%

　　學生在物理學習中最薄弱的是：

　　解題能力　　22．1%

　　實驗能力　　16．7%

　　解決問題的能力　26．9%

　　聯系實際的能力　　34．3%

　　教師認為學生抄襲作業情況：

　　嚴重　10%

　　較嚴重　　40%

　　不頻繁　　50%

　　沒有發現　　0%

　　學生認為同學間抄襲物理作業的現象：

　　很嚴重　　10%

　　比較嚴重　　50%

　　很少　35%

　　基本沒有　　5%

　　從上述問卷結果分析可知：

　　A．課堂上學生主動向老師提問、經常討論的比率只占10%，缺乏討論氣氛。從某種程度上講，提出問題比解決問題更為重要，因此必須大大增加教學過程中的學生活動量，培養學生主動學習的能力和習慣，這點也是新課程標準要求的。

　　B．莫把“合作”變成“合坐”

　　片面追求小組合作學習這一形式，對小組合作學習的目的、時機及過程沒有進行認真的設計。一有疑問，無論難易，馬上布置前后4人小組坐在一起討論，甚至一些毫無價值的問題都要在小組里討論，討論時間又不去把握，有時討論時間過長，學生最后變討論為聊天；有時學生還沒有進人合作學習的狀態，小組合作學習就在教師的要求下結束了，“成果”從何談起？這是典型的應付式、被動式討論。而學生方面，往往缺乏平等的溝通與交流，尤其是缺乏深層的交流和碰撞，結果往往是發言的意見代替了小組其他成員的意見，學習成績差的學生成了陪襯，他們即使發表了意見也不會受到重視，從頭到尾當聽眾。這種小組合作學習處于一種自發階段，隨意性較大，偏重于“坐在一起”的形式，缺乏對其內涵的深刻認識和反思。

　　C．學生的能力普遍較差，包括獨立思考、提出問題和解決問題等方面的能力，因此，如何做到從單純的知識學習轉變為知識、方法、能力、態度兼顧的學習，這個問題不僅在于學生學習習慣等的轉變，更在于教師教學觀念的轉變。

　　D．在當前的中學物理教學中，學生抄襲作業的現象是比較嚴重的，這其中有相當一部分是學習有困難的學生。

　　三教師的教學方法

　　從問卷結果來看，

　　滿堂灌、填鴨式教學　滿意度0%

　　實驗教學　滿意45%

　　理論與實際聯系教學滿意42%

　　多媒體輔助教學滿意49%

　　圖片、史料教學滿意50%

　　幾種方法綜合使用教學 滿意90%

　　在教學中，單一的使用一種方法，都容易使學生出現疲勞大腦不轉/或看了熱鬧/或聽了故事，一節課學生在熱烈/活躍的課堂氣氛中哈哈度過，而對于知識，壓根未注意 /未理解/未記住，就這樣一節一節過去了，作業一做就錯，老師一講就會。針對這種實際情況，要求教師上課時針對課的特點，采取多種方法交替使用，使學生既有觀察、思考，還有動手的操作、動口的討論，既有科學家探究的艱辛故事，又有現代多媒體的輔助，使他們全身心的動起來，更好地進行該課業的學習.建議從幾個方面注意:

　　1盡量利用實驗教學，引導學生觀察、分析、得出結論，教師進行點播、深化并聯系實際靈活運用。

　　2利用多媒體適當的進行輔助教學，擴大學生視野、增大課容量

　　3課中穿插介紹物理學家的事跡，對學生進行思想教育及方法教育

　　4盡量利用多種方法，調動學生積極性，主動合作學習，教師做好引導。

篇3：實驗學校物理教學工作計劃

　　實驗學校物理教學工作計劃

　　新的學年又已經開始，在生源結構逐漸發生趨弱變化的新形勢下，我們的教育教學面臨新的改變。

　　物理是一門自然科學，跟平時的實際生活比較接近，本著“生活中的物理”這一思想來進行教學，讓學生在形象生動中體會到物理的樂趣，也為以后的學習打下基礎。在學習方法上，積極創造條件讓學生主動學習參與實踐，通過學生自己動手、動腦的實際活動，實現學生的全面發展。通過一學期的教育教學，使學生能進入物理的世界里來，在掌握基礎知識的同時，對周圍的自然世界有一個重新的，更加科學的認識。進一步了解當前教育改革和課程改革的方向及趨勢，學習新的物理教育觀念。

　　本學期是學生剛剛接觸物理學科的學期，我們物理組的工作重心是消除學生的畏懼心理。通過物理課堂的實驗、作業平臺的交流，讓我們教師走近學生，讓學生走進物理。本學期內容側重于對物理的感性認識，關鍵是培養學生良好的學習物理的習慣，重視觀察和實驗，學習用物理的眼光看待周圍的事與物。在目前教學任務重、時間少的現狀下，要求我們能精化課堂、優化作業，提高教學效率。物理教學應該回歸課堂，著眼于課堂效率的提高，讓學生學得輕松，學得高興，考試成績好。本學期中，我們將讓學生通過親身實踐,養成科學精神和科學態度以及綜合運用科學知識解決實際問題的能力，培養他們的創新精神、創新能力，全面提高學生素質。

　　針對原有的學生被動學習狀況，以及教師機械使用原平臺信息進行教學工作的不足之處，調整使用教學案的教學模式，將以課件為主的教師講授式課堂調整為重視學生自學、認同學生能力發展的教學案為主，課件輔助的課堂教學模式，以提高課堂教學質量。

　　在備課組管理方面，統一教育教學思想，通過分工合作的方式完成備課等任務，加強教師間的交流。規范教學行為。通過規范的備課要求、課堂和作業等加強業務能力培養。重視教育學理論知識的學習，多了解中學生的心理特點，因材施教。針對現階段使用網絡平臺的優勢，對原課件、教案和作業平臺進行優化。通過blog展示和集備交流提高平臺質量和教師個人的業務能力水平。引導教師精力合理分配。一方面繼續完善教案、課件和作業的三位一體平臺；另一方面投入學生方面，關注學生的成長與發展。通過師生互動教學，使學生獲得親身參與研究探索的體驗，形成善于質疑、樂于探究、努力求知的積極態度和情感。培養學生自主發現和提出問題，收集、分析和利用信息以及解決問題等多方面的探究能力。使學生學會交流和分享研究的信息、創意及成果，發展樂于合作的團隊精神和合作技能。培養學生嚴謹、求實的科學態度，不斷追求的進取精神，不怕吃苦、勇于克服困難的意志品質以及追求真理的科學道德。