高三物理機械能教案
機械能
1.深刻理解功的概念
功是力的空間積累效應。它和位移相對應(也和時間相對應)。計算功的方法有兩種：
⑴按照定義求功。即：W=Fscos。 在高中階段，這種方法只適用於恆力做功。當 時F做正功，當 時F不做功，當 時F做負功。
這種方法也可以說成是：功等於恆力和沿該恆力方向上的位移的乘積。
⑵用動能定理W=Ek或功能關係求功。當F為變力時，高中階段往往考慮用這種方法求功。
這種方法的依據是：做功的過程就是能量轉化的過程，功是能的轉化的量度。如果知道某一過程中能量轉化的數值，那麼也就知道了該過程中對應的功的數值。
(3).會判斷正功、負功或不做功。判斷方法有：○1用力和位移的夾角判斷;○2用力和速度的夾角判斷定;○3用動能變化判斷.
(4)瞭解常見力做功的特點:
重力做功和路徑無關，只與物體始末位置的高度差h有關：W=mgh，當末位置低於初位置時，W0，即重力做正功;反之則重力做負功。
滑動摩擦力做功與路徑有關。當某物體在一固定平面上運動時，滑動摩擦力做功的絕對值等於摩擦力與路程的乘積。
在彈性範圍內，彈簧做功與始末狀態彈簧的形變數有關係。
(5)一對作用力和反作用力做功的特點：○1一對作用力和反作用力在同一段時間內做的總功可能為正、可能為負、也可能為零;○2一對互為作用反作用的摩擦力做的總功可能為零(靜摩擦力)、可能為負(滑動摩擦力)，但不可能為正。
2.深刻理解功率的概念
(1)功率的物理意義：功率是描述做功快慢的物理量。
(2)功率的定義式： ，所求出的功率是時間t內的平均功率。
(3)功率的計算式：P=Fvcos，其中是力與速度間的夾角。該公式有兩種用法：①求某一時刻的瞬時功率。這時F是該時刻的作用力大小，v取瞬時值，對應的P為F在該時刻的瞬時功率;②當v為某段位移(時間)內的平均速度時，則要求這段位移(時間)內F必須為恆力，對應的P為F在該段時間內的平均功率。
(4)重力的功率可表示為PG=mgVy，即重力的瞬時功率等於重力和物體在該時刻的豎直分速度之積。
2、斜面上的彈力做功和摩擦力做功問題
3、滑輪系統拉力做功的計算方法
當牽引動滑輪兩根細繩不平行時，但都是恆力，此時若將此二力合成為一個恆力再計算這個恆力的功，則計算過程較複雜。但若等效為兩個恆力功的代數和，將使計算過程變得非常簡便。
4、求某力的平均功率和瞬時功率的方法
平均功率的計算：
5、機車的啟動問題
問題1：.機車起動的最大速度問題
問題2：機車勻加速起動的最長時間問題
問題3：.機車運動的最大加速度問題。
功和功率的計算
1、求變力做功的幾種方法
功的計算在中學物理中佔有十分重要的地位，中學階段所學的功的計算公式W=FScosa只能用於恆力做功情況，對於變力做功的計算則沒有一個固定公式可用，本文對變力做功問題進行歸納總結如下：
(1)等值法
等值法即若某一變力的功和某一恆力的功相等，則可以同過計算該恆力的功，求出該變力的功。而恆力做功又可以用W=FScosa計算，從而使問題變得簡單。
(2)、微元法
當物體在變力的作用下作曲線運動時，若力的方向與物體運動的切線方向之間的夾角不變，且力與位移的方向同步變化，可用微元法將曲線分成無限個小元段，每一小元段可認為恆力做功，總功即為各個小元段做功的代數和。
三、平均力法
如果力的方向不變，力的大小對位移按線性規律變化時，可用力的算術平均值(恆力)代替變力，利用功的定義式求功。
(4)、圖象法
(5)、能量轉化法求變力做功
功是能量轉化的量度，已知外力做功情況可計算能量的轉化，同樣根據能量的轉化也可求外力所做功的多少。因此根據動能定理、機械能守恆定律、功能關係等可從能量改變的角度求功。
①、用動能定理求變力做功
動能定理的內容是：外力對物體所做的功等於物體動能的增量。它的表示式是W外=EK，W外可以理解成所有外力做功的代數和，如果我們所研究的多個力中，只有一個力是變力，其餘的.都是恆力，而且這些恆力所做的功比較容易計
算，研究物件本身的動能增量也比較容易計算時，用動能定理就可以求出這個變力所做的功。
③、用功能原理求變力做功
功能原理的內容是：系統所受的外力和內力(不包括重力和彈力)所做的功的代數和等於系統的機械能的增量，如果這些力中只有一個變力做功，且其它力所做的功及系統的機械能的變化量都比較容易求解時，就可用功能原理求解變力所做的功。
④、用公式W=Pt求變力做功
機械能及機械能守恆定律的應用
一、對機械能守恆定律的理解
1、對機械能中的重力勢能的理解
機械能中的重力勢能是一個相對值，只有選定了零勢能參考面才有物體相對於零勢面的重力勢能。在機械能守恆關係式中初、末兩狀態的機械能應相對於同一參考面。
2、對機械能守恆定律條件的理解
對機械能守恆定律成立條件的理解關係到能否正確應用該定律，對該定律的理解可從以下兩個方面：
(1)、從力做功的角度理解機械能守恆定律成立的條件。
對某一物體，若只有重力(或彈簧的彈力)做功，其它力不做功，則該物體的機械能守恆。
(2)、從能量轉化的角度理解機械能守恆定律成立的條件。
對某一系統，物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能相互轉化，系統跟外界沒有發生機械能的傳遞，機械能也沒有轉變成其它形式的能(如沒有熱能產生)，則系統的機械能守恆。
3、對於機械能守恆定律中守恆的理解。
正確理解機械能守恆定律中守恆的涵義，對於正確寫出守恆的物理表示式十分重要，同時對守恆的理解不同，其對應的物理表示式也不同。對守恆的理解主要有以下三種：
(1)、所謂守恆即系統的初態的總機械能E1等於末態的總機械能E2，其相應的物理表示式為：E1=E2。
(2)、系統的機械能守恆可理解為系統的能量只在動能和重力勢能之間相互轉化。系統重力勢能的變化量和系統動能的變化量數值大小相等，即Ep=-Ek。
(3)、如果系統是有A、B兩個物體組成的，對於機械能守恆可理解為系統的機械能只在A、B兩物體之間相互轉化，A物體的機械能的變化量和B物體的機械能的變化量數值大小相等，即EA=-EB。
二、機械能守恆定律的應用
1、物體運動中的機械能守恆
2、變質量問題中的機械能守恆
3、多物體組成的系統的機械能守恆問題
4、彈簧問題中的機械能守恆
功能關係
1、常見力做功與能量變化的對應關係
①重力功：重力勢能和其他能相互轉化 ②彈簧的彈力做功：彈性勢能和其他能相互轉化
③滑動摩擦力做功：機械能轉化為內能 ④電場力做功：電勢能與其他能相互轉化
⑤安培力做功：電能和其它形式能相互轉化
⑥分子力做功：分子勢能和分子動能之間的能的轉化
⑦合外力做功：動能和其他形式能之間的轉化
⑧重力、彈力外的其他力做功：機械能和其他形式能之間的轉化
2、功是能量的轉化的量度 W=E
衝量、動量與動量定理
1、衝量---求恆力和變力衝量的方法。
恆力F的衝量直接根據I=Ft求，而變力的衝量一般要由動量定理或F-t圖線與橫軸所夾的面積來求。
2、動量---動量及動量變化的求解方法。
求動量的變化要用平行四邊形定則或動量定理。
3、動量定理：
應用動量定理解題的思路和一般步驟為：
10明確研究物件和物理過程;20分析研究物件在運動過程中的受力情況;
30選取正方向,確定物體在運動過程中始末兩狀態的動量;40依據動量定理列方程、求解。
小結：三問法應用動量定理：
一問能否用(涉及力、時間和速度變化的問題，不涉及加速度與位移)
二問研究物件與過程;三問動量的變化與合衝量
