高中物理教案

高三物理教案：《動(dòng)量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)。

動(dòng)量守恒定律

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能：掌握運(yùn)用動(dòng)量守恒定律的一般步驟。

2、過程與方法：知道運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決問題應(yīng)注意的問題，并知道運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決有關(guān)問題的優(yōu)點(diǎn)。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：學(xué)會(huì)用動(dòng)量守恒定律分析解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問題，培養(yǎng)思維能力。

教學(xué)重點(diǎn)：運(yùn)用動(dòng)量守恒定律的一般步驟。

教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：投影片、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。

(一)引入新課

動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容是什么?分析動(dòng)量守恒定律成立條件有哪些?(①F合=0(嚴(yán)格條件)②F內(nèi) 遠(yuǎn)大于F外(近似條件，③某方向上合力為0，在這個(gè)方向上成立。)

(二)進(jìn)行新課

1、動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律

用牛頓定律自己推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。

(1)推導(dǎo)過程：

根據(jù)牛頓第二定律，碰撞過程中1、2兩球的加速度分別是：

根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)1、F2等大反響，即 F1= - F2 所以：

碰撞時(shí)兩球間的作用時(shí)間極短，用 表示，則有：

代入 并整理得

這就是動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。

(2)動(dòng)量守恒定律的重要意義

從現(xiàn)代物理學(xué)的理論高度來認(rèn)識(shí)，動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)中最基本的普適原理之一。(另一個(gè)最基本的普適原理就是能量守恒定律。)從科學(xué)實(shí)踐的角度來看，迄今為止，人們尚未發(fā)現(xiàn)動(dòng)量守恒定律有任何例外。相反，每當(dāng)在實(shí)驗(yàn)中觀察到似乎是違反動(dòng)量守恒定律的現(xiàn)象時(shí)，物理學(xué)家們就會(huì)提出新的假設(shè)來補(bǔ)救，最后總是以有新的發(fā)現(xiàn)而勝利告終。例如靜止的原子核發(fā)生β衰變放出電子時(shí)，按動(dòng)量守恒，反沖核應(yīng)該沿電子的反方向運(yùn)動(dòng)。但云室照片顯示，兩者徑跡不在一條直線上。為解釋這一反?，F(xiàn)象，1930年泡利提出了中微子假說。由于中微子既不帶電又幾乎無質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)中極難測量，直到1956年人們才首次證明了中微子的存在。(2000年高考綜合題23 ②就是根據(jù)這一歷史事實(shí)設(shè)計(jì)的)。又如人們發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)著的帶電粒子在電磁相互作用下動(dòng)量似乎也是不守恒的。這時(shí)物理學(xué)家把動(dòng)量的概念推廣到了電磁場，把電磁場的動(dòng)量也考慮進(jìn)去，總動(dòng)量就又守恒了。

2、應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問題的基本思路和一般方法

(1)分析題意，明確研究對象

在分析相互作用的物體總動(dòng)量是否守恒時(shí)，通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng).對于比較復(fù)雜的物理過程，要采用程序法對全過程進(jìn)行分段分析，要明確在哪些階段中，哪些物體發(fā)生相互作用，從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的。

(2)要對各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進(jìn)行受力分析

弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力，哪些是系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)內(nèi)物體作用的外力。在受力分析的基礎(chǔ)上根據(jù)動(dòng)量守恒定律條件，判斷能否應(yīng)用動(dòng)量守恒。

(3)明確所研究的相互作用過程，確定過程的始、末狀態(tài)

即系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的初動(dòng)量和末動(dòng)量的量值或表達(dá)式。

注意：在研究地面上物體間相互作用的過程時(shí)，各物體運(yùn)動(dòng)的速度均應(yīng)取地球?yàn)閰⒖枷怠?/p>

(4)確定好正方向建立動(dòng)量守恒方程求解。

3、動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用舉例

例2：如圖所示，在光滑水平面上有A、B兩輛小車，水平面的左側(cè)有一豎直墻，在小車B上坐著一個(gè)小孩，小孩與B車的總質(zhì)量是A車質(zhì)量的10倍。兩車開始都處于靜止?fàn)顟B(tài)，小孩把A車以相對于地面的速度v推出，A車與墻壁碰后仍以原速率返回，小孩接到A車后，又把它以相對于地面的速度v推出。每次推出，A車相對于地面的速度都是v，方向向左。則小孩把A車推出幾次后，A車返回時(shí)小孩不能再接到A車?

分析：此題過程比較復(fù)雜，情景難以接受，所以在講解之前，教師應(yīng)多帶領(lǐng)學(xué)生分析物理過程，創(chuàng)設(shè)情景，降低理解難度。

解：取水平向右為正方向，小孩第一次

推出A車時(shí)：mBv1-mAv=0

即： v1=

第n次推出A車時(shí)：mAv +mBvn-1=-mAv+mBvn

則： vn-vn-1= ，

所以： vn=v1+(n-1)

當(dāng)vn≥v時(shí)，再也接不到小車，由以上各式得n≥5.5 取n=6

點(diǎn)評：關(guān)于n的取值也是應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)分析的問題，告誡學(xué)生不能盲目地對結(jié)果進(jìn)行“四舍五入”，一定要注意結(jié)論的物理意義。

課后補(bǔ)充練習(xí)

(1)(2002年全國春季高考試題)在高速公路上發(fā)生一起交通事故，一輛質(zhì)量為15000 kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一輛質(zhì)量為3000 kg向北行駛的卡車，碰后兩車接在一起，并向南滑行了一段距離后停止.根據(jù)測速儀的測定，長途客車碰前以20 m/s的速度行駛，由此可判斷卡車碰前的行駛速率為?( )

A.小于10 m/s? B.大于10 m/s小于20 m/s?

C.大于20 m/s小于30 m/s? D.大于30 m/s小于40 m/s

(2)如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量比mA∶mB=3∶2，它們原來靜止在平板車C上，A、B間有一根被壓縮了的彈簧，A、B與平板車上表面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，地面光滑.當(dāng)彈簧突然釋放后，則有 ( )?

A.A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒 B.A、B、C系統(tǒng)動(dòng)量守恒?

C.小車向左運(yùn)動(dòng) D.小車向右運(yùn)動(dòng)?

(3)把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平面上，槍發(fā)射出一顆子彈時(shí)，關(guān)于槍、彈、車，下列說法正確的是?

A.槍和彈組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒?

B.槍和車組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒?

C.三者組成的系統(tǒng)，因?yàn)闃審椇蜆屚仓g的摩擦力很小，使系統(tǒng)的動(dòng)量變化很小，可以忽略不計(jì)，故系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒?

D.三者組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒，因?yàn)橄到y(tǒng)只受重力和地面支持力這兩個(gè)外力作用，這兩個(gè)外力的合力為零?

(4)甲乙兩船自身質(zhì)量為120 kg，都靜止在靜水中，當(dāng)一個(gè)質(zhì)量為30 kg的小孩以相對于地面6 m/s的水平速度從甲船跳上乙船時(shí)，不計(jì)阻力，甲、乙兩船速度大小之比：v甲∶v乙=_______.

(5)(2001年高考試題)質(zhì)量為M的小船以速度v0行駛，船上有兩個(gè)質(zhì)量皆為m的小孩a和b，分別靜止站在船頭和船尾.現(xiàn)在小孩a沿水平方向以速率v(相對于靜止水面)向前躍入水中，然后小孩b沿水平方向以同一速率v(相對于靜止水面)向后躍入水中.求小孩b躍出后小船的速度.?

(6)如圖所示，甲車的質(zhì)量是2 kg，靜止在光滑水平面上，上表面光滑，右端放一個(gè)質(zhì)量為1 kg的小物體.乙車質(zhì)量為4 kg，以5 m/s的速度向左運(yùn)動(dòng)，與甲車碰撞以后甲車獲得8 m/s的速度，物體滑到乙車上.若乙車足夠長，上表面與物體的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，則物體在乙車上表面滑行多長時(shí)間相對乙車靜止?(g取10 m/s2)?

4、反沖運(yùn)動(dòng)與火箭

演示實(shí)驗(yàn)1：老師當(dāng)眾吹一個(gè)氣球，然后，讓氣球開口向自己放手，看到氣球直向?qū)W生飛去，人為制造一點(diǎn)“驚險(xiǎn)氣氛”，活躍課堂氛圍。

演示實(shí)驗(yàn)2：用薄鋁箔卷成一個(gè)細(xì)管，一端封閉，另一端留一個(gè)很細(xì)的口，內(nèi)裝由火柴頭上刮下的藥粉，把細(xì)管放在支架上，用火柴或其他辦法給細(xì)管加熱，當(dāng)管內(nèi)藥粉點(diǎn)燃時(shí)，生成的燃?xì)鈴募?xì)口迅速噴出，細(xì)管便向相反的方向飛去。

演示實(shí)驗(yàn)3：把彎管裝在可以旋轉(zhuǎn)的盛水容器的下部，當(dāng)水從彎管流出時(shí)，容器就旋轉(zhuǎn)起來。

提問：實(shí)驗(yàn)1、2中，氣球、細(xì)管為什么會(huì)向后退呢?實(shí)驗(yàn)3中，細(xì)管為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)起來呢?

看起來很小的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中包含了很多現(xiàn)代科技的基本原理：如火箭的發(fā)射，人造衛(wèi)星的上天，大炮發(fā)射等。應(yīng)該如何去解釋這些現(xiàn)象呢?這節(jié)課我們就學(xué)習(xí)有關(guān)此類的問題。

(1)反沖運(yùn)動(dòng)

A、分析：細(xì)管為什么會(huì)向后退?(當(dāng)氣體從管內(nèi)噴出時(shí)，它具有動(dòng)量，由動(dòng)量守恒定律可知，細(xì)管會(huì)向相反方向運(yùn)動(dòng)。)

B、分析：反擊式水輪機(jī)的工作原理：當(dāng)水從彎管的噴嘴噴出時(shí)，彎管因反沖而旋轉(zhuǎn)，這是利用反沖來造福人類，象這樣的情況還很多。

為了使學(xué)生對反沖運(yùn)動(dòng)有更深刻的印象，此時(shí)再做一個(gè)發(fā)射禮花炮的實(shí)驗(yàn)。分析，禮花為什么會(huì)上天?

(2)火箭

對照書上“三級(jí)火箭”圖，介紹火箭的基本構(gòu)造和工作原理。

播放課前準(zhǔn)備的有關(guān)衛(wèi)星發(fā)射、“和平號(hào)”空間站、“探路者”號(hào)火星探測器以及我國“神舟號(hào)”飛船等電視錄像，使學(xué)生不僅了解航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行的知識(shí)，而且要學(xué)生知道，我國的航天技術(shù)已經(jīng)跨入了世界先進(jìn)行列，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。閱讀課后閱讀材料——《航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行》。

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高二物理《動(dòng)量守恒定律》教案

高二物理《動(dòng)量守恒定律》教案

教學(xué)目標(biāo)：
一、知識(shí)目標(biāo)
1、理解動(dòng)量守恒定律的確切含義．
2、知道動(dòng)量守恒定律的適用條件和適用范圍．
二、能力目標(biāo)
1、運(yùn)用動(dòng)量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律．
2、能運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解釋現(xiàn)象．
3、會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析、計(jì)算有關(guān)問題（只限于一維運(yùn)動(dòng)）．
三、情感目標(biāo)
1、培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸椒ǎ?br> 2、使學(xué)生知道自然科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)的重大現(xiàn)實(shí)意義以及對社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用．
重點(diǎn)難點(diǎn)：
重點(diǎn)：理解和基本掌握動(dòng)量守恒定律．
難點(diǎn)：對動(dòng)量守恒定律條件的掌握．
教學(xué)過程：
動(dòng)量定理研究了一個(gè)物體受到力的沖量作用后，動(dòng)量怎樣變化，那么兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相互作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)怎樣的總結(jié)果？這類問題在我們的日常生活中較為常見，例如，兩個(gè)緊挨著站在冰面上的同學(xué)，不論誰推一下誰，他們都會(huì)向相反的方向滑開，兩個(gè)同學(xué)的動(dòng)量都發(fā)生了變化，又如火車編組時(shí)車廂的對接，飛船在軌道上與另一航天器對接，這些過程中相互作用的物體的動(dòng)量都有變化，但它們遵循著一條重要的規(guī)律．
（－）系統(tǒng)
為了便于對問題的討論和分析，我們引入幾個(gè)概念．
1．系統(tǒng)：存在相互作用的幾個(gè)物體所組成的整體，稱為系統(tǒng)，系統(tǒng)可按解決問題的需要靈活選取．
2．內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體間的相互作用力稱為內(nèi)力．
3．外力：系統(tǒng)外其他物體作用在系統(tǒng)內(nèi)任何一個(gè)物體上的力，稱為外力．
內(nèi)力和外力的區(qū)分依賴于系統(tǒng)的選取，只有在確定了系統(tǒng)后，才能確定內(nèi)力和外力．
（二）相互作用的兩個(gè)物體動(dòng)量變化之間的關(guān)系
【演示】如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上的A、B兩滑塊在P、Q兩處，在A、B間壓緊一被壓縮的彈簧，中間用細(xì)線把A、B拴住，M和N為兩個(gè)可移動(dòng)的擋板，通過調(diào)節(jié)M、N的位置，使燒斷細(xì)線后A、B兩滑塊同時(shí)撞到相應(yīng)的擋板上，這樣就可以用ＳＡ和ＳＢ分別表示A、B兩滑塊相互作用后的速度，測出兩滑塊的質(zhì)量mＡ＼mＢ和作用后的位移ＳＡ和ＳＢ比較mＡＳＡ和mＢＳＢ．
高二物理《動(dòng)量守恒定律》教案
1．實(shí)驗(yàn)條件：以A、B為系統(tǒng)，外力很小可忽略不計(jì)．
2．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩物體A、B在不受外力作用的條件下，相互作用過程中動(dòng)量變化大小相等，方向相反，即△pＡ＝－△pＢ或△pＡ＋△pＢ＝０
【注意】因?yàn)閯?dòng)量的變化是矢量，所以不能把實(shí)驗(yàn)結(jié)論理解為A、B兩物體的動(dòng)量變化相同．
（三）動(dòng)量守恒定律
1．表述：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或受外力之和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律．
2．?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式：p＝p’，對由A、B兩物體組成的系統(tǒng)有：mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’
（1）mA、mB分別是A、B兩物體的質(zhì)量，vA、vB、分別是它們相互作用前的速度，vA’、vB’分別是它們相互作用后的速度．
【注意】式中各速度都應(yīng)相對同一參考系，一般以地面為參考系．
（2）動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是矢量式，解題時(shí)選取正方向后用正、負(fù)來表示方向，將矢量運(yùn)算變?yōu)榇鷶?shù)運(yùn)算．
3．成立條件
在滿足下列條件之一時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒
（1）不受外力或受外力之和為零，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒．
（2）系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，可忽略外力，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒．
（3）系統(tǒng)在某一方向上滿足上述（1）或（2），則在該方向上系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒．
4．適用范圍
動(dòng)量守恒定律是自然界最重要最普遍的規(guī)律之一，大到星球的宏觀系統(tǒng)，小到基本粒子的微觀系統(tǒng)，無論系統(tǒng)內(nèi)各物體之間相互作用是什么力，只要滿足上述條件，動(dòng)量守恒定律都是適用的．
（四）由動(dòng)量定理和牛頓第三定律可導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律
設(shè)兩個(gè)物體m１和m２發(fā)生相互作用，物體1對物體2的作用力是Ｆ１２，物體2對物體1的作用力是Ｆ２１，此外兩個(gè)物體不受其他力作用，在作用時(shí)間△Ｖt內(nèi)，分別對物體1和2用動(dòng)量定理得：Ｆ２１△Ｖt＝△p１；Ｆ１２△Ｖt＝△p２，由牛頓第三定律得Ｆ２１＝－Ｆ１２，所以△p１＝－△p２，即：
△p＝△p１＋△p２＝０或m１v１+m２v２=m１v１’+m２v２’．
【例1】如圖所示，氣球與繩梯的質(zhì)量為M，氣球的繩梯上站著一個(gè)質(zhì)量為m的人，整個(gè)系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)空氣阻力，則當(dāng)人沿繩梯向上爬時(shí)，對于人和氣球（包括繩梯）這一系統(tǒng)來說動(dòng)量是否守恒？為什么？
高二物理《動(dòng)量守恒定律》教案
【解析】對于這一系統(tǒng)來說，動(dòng)量是守恒的，因?yàn)楫?dāng)人未沿繩梯向上爬時(shí)，系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明系統(tǒng)所受的重力（Ｍ＋m）g跟浮力F平衡，那么系統(tǒng)所受的外力之和為零，當(dāng)人向上爬時(shí)，氣球同時(shí)會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，人與梯間的相互作用力總是等值反向，系統(tǒng)所受的外力之和始終為零，因此系統(tǒng)的動(dòng)量是守恒的．
【例2】如圖所示是A、B兩滑塊在碰撞前后的閃光照片部分示意圖，圖中滑塊A的質(zhì)量為0.14kg，滑塊B的質(zhì)量為0.22kg，所用標(biāo)尺的最小刻度是0.5cm，閃光照相時(shí)每秒拍攝10次，試根據(jù)圖示回答：
高二物理《動(dòng)量守恒定律》教案
（1）作用前后滑塊A動(dòng)量的增量為多少？方向如何？
（2）碰撞前后A和B的總動(dòng)量是否守恒？
【解析】從圖中A、B兩位置的變化可知，作用前B是靜止的，作用后B向右運(yùn)動(dòng)，A向左運(yùn)動(dòng)，它們都是勻速運(yùn)動(dòng)．mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’
（1）vＡ＝ＳＡ／t＝０.０５／０.１＝０.５（m／s）；
vＡ′＝ＳＡ′／t＝－０.００５／０.１＝－０.０５（m／s）
△pＡ＝mAvA’－mAvA＝０.１４＊（－０.０５）－０.１４＊０.５＝－０.０７７（kg·m/s），方向向左．
（2）碰撞前總動(dòng)量p＝pＡ＝mAvA＝０.１４*０.５＝０.０７（kg·m/s）
碰撞后總動(dòng)量p’＝mAvA’+mBvB’
＝０.１４*（－０.０６）+０.２２*（０.０３５/０.１）＝０.０７（kg·m/s）
p＝p’，碰撞前后A、B的總動(dòng)量守恒．
【例3】一質(zhì)量mA＝０.２kg，沿光滑水平面以速度vA＝５m/s運(yùn)動(dòng)的物體，撞上靜止于該水平面上質(zhì)量mB＝０.５kg的物體B，在下列兩種情況下，撞后兩物體的速度分別為多大？
（1）撞后第1s末兩物距0.6m．
（2）撞后第1s末兩物相距3.4m．
【解析】以A、B兩物為一個(gè)系統(tǒng)，相互作用中無其他外力，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒．
設(shè)撞后A、B兩物的速度分別為vA’和vB’，以vA的方向?yàn)檎较?，則有：
mAvA＝mAvA’+mBvB’；
vB’t－vA’t＝s
（1）當(dāng)s＝０.６m時(shí)，解得vA’＝１m／s，vB’＝１.６m／s，A、B同方向運(yùn)動(dòng)．
（2）當(dāng)s＝３.４m時(shí)，解得vA’＝－１m／s，vB’＝２.４m／s，A、B反方向運(yùn)動(dòng)．
【例4】如圖所示，A、B、C三木塊的質(zhì)量分別為mA=0.5Kg,mB=0.3Kg,mC=0.2Kg，A和B緊靠著放在光滑的水平面上，C以v0=25m/s的水平初速度沿A的上表面滑行到B的上表面，由于摩擦最終與B木塊的共同速度為8m/s，求C剛脫離A時(shí)，A的速度和C的速度．
高二物理《動(dòng)量守恒定律》教案
【解析】C在A的上表面滑行時(shí)，A和B的速度相同，C在B的上表面滑行時(shí)，A和B脫離．A做勻速運(yùn)動(dòng)，對A、B、C三物組成的系統(tǒng)，總動(dòng)量守恒．

高三物理《動(dòng)量和能量驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》教材分析

高三物理《動(dòng)量和能量驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》教材分析

考點(diǎn)24動(dòng)量和能量驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律
考點(diǎn)名片
考點(diǎn)細(xì)研究：(1)動(dòng)量和能量；(2)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律等。其中考查到的如：20xx年全國卷第35題(2)、20xx年天津高考第9題(1)、20xx年廣東高考第36題、20xx全國卷第35題(2)、20xx年大綱卷第21題、20xx年大綱卷第24題、20xx年天津高考第10題、20xx年北京高考第22題、20xx年山東高考第39題、20xx年全國卷、第35題、20xx年廣東高考第35題等。
備考正能量：預(yù)計(jì)今后高考仍以碰撞為模型對動(dòng)量守恒定律進(jìn)行考查，與彈簧問題結(jié)合考查將是以后命題的新趨勢，題型仍為選擇題和計(jì)算題，難度會(huì)加大。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
1．如圖所示，兩木塊A、B用輕質(zhì)彈簧連在一起，置于光滑的水平面上。一顆子彈水平射入木塊A，并留在其中。在子彈打中木塊A及彈簧被壓縮的整個(gè)過程中，對子彈、兩木塊和彈簧組成的系統(tǒng)，下列說法中正確的是()

A．動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒
B．動(dòng)量守恒、機(jī)械能不守恒
C．動(dòng)量不守恒、機(jī)械能守恒
D．動(dòng)量、機(jī)械能都不守恒
答案B
解析子彈擊中木塊A及彈簧被壓縮的整個(gè)過程，系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，但是子彈擊中木塊A過程，有摩擦力做功，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機(jī)械能不守恒，B正確。
2．在光滑水平地面上有兩個(gè)相同的彈性小球A、B，質(zhì)量都為m?，F(xiàn)B球靜止，A球向B球運(yùn)動(dòng)，發(fā)生正碰。已知碰撞過程中總機(jī)械能守恒，兩球壓縮最緊時(shí)的彈性勢能為Ep，則碰前A球的速度等于()
A.B.C．2D．2
答案C
解析設(shè)碰前A球的速度為v0，兩個(gè)彈性小球發(fā)生正碰，當(dāng)二者速度相同時(shí)，彈性勢能最大，由動(dòng)量守恒定律得mv0＝2mv，Ep＝mv－×2mv2，解得v0＝2，C正確。
3.如圖所示，在足夠長的光滑水平面上有一靜止的質(zhì)量為M的斜面，斜面表面光滑、高度為h、傾角為θ。一質(zhì)量為m(mmQ
D．mPvB，根據(jù)pA＝mAvA＝5kg·m/s，pB＝mBvB＝7kg·m/s，則有關(guān)系式；根據(jù)碰撞過程中的動(dòng)量守恒，則有pA＋pB＝pA′＋pB′，解得碰后A的動(dòng)量為2kg·m/s，根據(jù)碰后的速度必須滿足vA′≤vB′，可以得關(guān)系式≥，碰撞過程中能量不能增加，故有＋≥＋，可以得關(guān)系式≤，綜合得≤≤，據(jù)此C、D選項(xiàng)正確。
10．(多選)如圖所示，在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球A和質(zhì)量為m的小球B通過輕彈簧相連并處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧處于自然伸長狀態(tài)；質(zhì)量為m的小球C以初速度v0沿AB連線向右勻速運(yùn)動(dòng)，并與小球A發(fā)生彈性碰撞。在小球B的右側(cè)某位置固定一塊彈性擋板(圖中未畫出)，當(dāng)小球B與擋板發(fā)生正碰后立刻將擋板撤走。不計(jì)所有碰撞過程中的機(jī)械能損失，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，小球B與擋板的碰撞時(shí)間極短，碰后小球B的速度大小不變，但方向相反。則B與擋板碰后彈簧彈性勢能的最大值Em可能是()

A．mvB.mvC.mvD.mv
答案BC
解析系統(tǒng)初動(dòng)能Ek＝mv，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故A錯(cuò)誤；質(zhì)量相等的C球和A球發(fā)生彈性碰撞后速度交換，當(dāng)A、B兩球的動(dòng)量相等時(shí)，B球與擋板相碰，則碰后系統(tǒng)總動(dòng)量為零，則彈簧再次壓縮到最短時(shí)彈性勢能最大(動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化為彈性勢能)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，系統(tǒng)損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能Ep＝mv；當(dāng)B球速度恰為零時(shí)與擋板相碰，則系統(tǒng)動(dòng)量不變化，系統(tǒng)機(jī)械能不變，當(dāng)彈簧壓縮到最短時(shí)，A、B達(dá)到共同速度v1彈性勢能最大，由動(dòng)量守恒可得：mv0＝，由功能關(guān)系可得出Ep′＝mv－×mv，解得Ep′＝mv，所以彈性勢能的最大值要介于mv和mv之間，選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤。
二、真題與模擬
11．20xx·大綱卷]一中子與一質(zhì)量數(shù)為A(A1)的原子核發(fā)生彈性正碰。若碰前原子核靜止，則碰撞前與碰撞后中子的速率之比為()
A.B.C.D.
答案A
解析設(shè)中子質(zhì)量為m，則原子核的質(zhì)量為Am。設(shè)碰撞前后中子的速度分別為v0、v1，碰后原子核的速度為v2，由彈性碰撞可得mv0＝mv1＋Amv2，mv＝mv＋Amv，解得v1＝v0，故＝，A正確。
12．20xx·廈門雙十中學(xué)期末]如圖所示，光滑平面上有一輛質(zhì)量為2m的小車，小車上左右兩端分別站著甲、乙兩人，他們的質(zhì)量都是m，開始兩人和小車一起以速度v0向右勻速運(yùn)動(dòng)。某一時(shí)刻，站在小車右端的乙先以相對地面向右的速度v跳離小車，然后站在小車左端的甲以相對地面向左的速度v跳離小車。兩人都離開小車后，小車的速度將是()

A．v0B．2v0
C．大于v0，小于2v0D．大于2v0
答案B
解析甲、乙兩人和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，初動(dòng)量為4mv0，方向向右，由于甲、乙兩人跳離小車時(shí)相對地面的速度大小相等，方向相反，即兩人動(dòng)量的代數(shù)和為零，有4mv0＝2mv′，解得v′＝2v0，故選項(xiàng)B正確，而A、C、D錯(cuò)誤。
13．20xx·北京東城區(qū)聯(lián)考]如圖所示，靜止在光滑水平面上的木板A，右端有一根輕質(zhì)彈簧沿水平方向與木板相連，木板質(zhì)量M＝3kg。質(zhì)量m＝1kg的鐵塊B以水平速度v0＝4m/s從木板的左端沿板面向右滑行，壓縮彈簧后又被彈回，最后恰好停在木板的左端。在上述過程中彈簧具有的最大彈性勢能為()

A．3JB．4JC．6JD．20J
答案A
解析設(shè)鐵塊與木板共速時(shí)速度大小為v，鐵塊相對木板向右運(yùn)動(dòng)的最大距離為L，鐵塊與木板之間的摩擦力大小為Ff。鐵塊壓縮彈簧使彈簧最短時(shí)，由能量守恒可得mv＝FfL＋(M＋m)v2＋Ep。由動(dòng)量守恒，得mv0＝(M＋m)v。從鐵塊開始運(yùn)動(dòng)到最后停在木板左端過程，由能量關(guān)系得mv＝2FfL＋(M＋m)v2。聯(lián)立解得Ep＝3J，故選項(xiàng)A正確。
14．20xx·福州一中模擬]如圖所示，光滑水平面上靜止放置著一輛平板車A。車上有兩個(gè)小滑塊B和C，A、B、C三者的質(zhì)量分別是3m、2m、m。B與板車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，而C與板車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2μ。開始時(shí)B、C分別從板車的左、右兩端同時(shí)以大小相同的初速度v0相向滑行。已知B、C最后都沒有脫離板車，則板車的最終速度v車是()

A.v0B.v0C.v0D．0
答案B
解析設(shè)水平向右為正方向，因?yàn)樗矫婀饣齻€(gè)物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，系統(tǒng)最終的速度相同為v車，所以2mv0－mv0＝(3m＋2m＋m)v車，解得v車＝v0，選項(xiàng)B正確。
15．20xx·福建惠安質(zhì)檢]如圖所示，在光滑的水平直導(dǎo)軌上，有質(zhì)量分別為2m、m，帶電荷量分別為2q、q(q0)的兩個(gè)形狀相同的小球A、B正相向運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻A、B兩球的速度大小分別為vA、vB。由于靜電斥力作用，A球先開始反向運(yùn)動(dòng)，它們不會(huì)相碰，最終兩球都反向運(yùn)動(dòng)。則()

A．vAvBB．vAvAvB
答案B
解析由于小球A、B組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒，根據(jù)題意可知系統(tǒng)總動(dòng)量向左，則有2mvAE0D．p1p0
答案AB
解析因?yàn)榕鲎睬昂髣?dòng)能不增加，故有E1p0，B正確。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
21．用圖甲中裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)中：

(1)為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，在安裝斜槽軌道時(shí)，應(yīng)讓斜槽末端保持水平，這樣做的目的是()
A．使入射球與被碰小球碰后均能從同一高度飛出
B．使入射球與被碰小球碰后能同時(shí)飛出
C．使入射球與被碰小球離開斜槽末端時(shí)的速度為水平方向
D．使入射球與被碰小球碰撞時(shí)的動(dòng)能不損失
(2)若A球質(zhì)量為m1＝50g，兩小球發(fā)生正碰前后的位移－時(shí)間(xt)圖象如圖乙所示，則小球B的質(zhì)量為m2＝________。
(3)調(diào)節(jié)A球自由下落高度，讓A球以一定速度v與靜止的B球發(fā)生正碰，碰后兩球動(dòng)量正好相等，則A、B兩球的質(zhì)量之比應(yīng)滿足________。
答案(1)C(2)20g(3)1≤3
解析(1)在安裝斜槽軌道時(shí)，應(yīng)讓斜槽末端保持水平，這樣做的目的是使入射球與被碰小球離開斜槽末端時(shí)的速度為水平方向，C正確。
(2)由圖知碰前B球靜止，A球的速度為v0＝4m/s，碰后A球的速度為v1＝2m/s，B球的速度為v2＝5m/s，由動(dòng)量守恒知m1v0＝m1v1＋m2v2，代入數(shù)據(jù)解得m2＝20g。
(3)因?qū)嶒?yàn)要求主碰球質(zhì)量大于被碰球質(zhì)量，1，令碰前動(dòng)量為p，所以碰后兩球動(dòng)量均為，因碰撞過程中動(dòng)能不可能增加，所以有≥＋，即≤3，所以1≤3。
22.如圖所示，A、B、C三個(gè)木塊的質(zhì)量均為m，置于光滑的水平桌面上，B、C之間有一輕質(zhì)彈簧，彈簧的兩端與木塊接觸而不相連。將彈簧壓緊到不能再壓縮時(shí)用細(xì)線把B和C緊連，使彈簧不能伸展，以至于B、C可視為一個(gè)整體?，F(xiàn)A以初速v0沿B、C的連線方向朝B運(yùn)動(dòng)，與B相碰并粘合在一起。以后細(xì)線突然斷開，彈簧伸展，從而使C與A、B分離。已知C離開彈簧后的速度恰為v0。求彈簧釋放的勢能。

答案mv
解析設(shè)碰后A、B和C的共同速度的大小為v，由動(dòng)量守恒定律得：3mv＝mv0
設(shè)C離開彈簧時(shí)，A、B的速度大小為v1，由動(dòng)量守恒定律得：3mv＝2mv1＋mv0
設(shè)彈簧的彈性勢能為Ep，從細(xì)線斷開到C與彈簧分開的過程中機(jī)械能守恒，有：(3m)v2＋Ep＝(2m)v＋mv
由式得彈簧釋放的勢能：Ep＝mv。
二、真題與模擬
23．20xx·天津高考]如圖所示，方盒A靜止在光滑的水平面上，盒內(nèi)有一小滑塊B，盒的質(zhì)量是滑塊的2倍，滑塊與盒內(nèi)水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。若滑塊以速度v開始向左運(yùn)動(dòng)，與盒的左、右壁發(fā)生無機(jī)械能損失的碰撞，滑塊在盒中來回運(yùn)動(dòng)多次，最終相對于盒靜止，則此時(shí)盒的速度大小為________，滑塊相對于盒運(yùn)動(dòng)的路程為________。

答案
解析設(shè)滑塊的質(zhì)量為m，最終盒與滑塊的共同速度為v′，根據(jù)動(dòng)量守恒得：mv＝(m＋2m)v′，解得：v′＝v。
設(shè)滑塊相對于盒的運(yùn)動(dòng)路程為s，根據(jù)能量守恒得：
μmgs＝mv2－(m＋2m)v′2，解得：s＝。

2420xx·全國卷]如圖，水平地面上有兩個(gè)靜止的小物塊a和b，其連線與墻垂直；a和b相距l(xiāng)，b與墻之間也相距l(xiāng)；a的質(zhì)量為m，b的質(zhì)量為m。兩物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同?，F(xiàn)使a以初速度v0向右滑動(dòng)。此后a與b發(fā)生彈性碰撞，但b沒有與墻發(fā)生碰撞。重力加速度大小為g。求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)滿足的條件。
答案≤μ
解析設(shè)物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。若要物塊a、b能夠發(fā)生碰撞，應(yīng)有：
mvμmgl
即μ
設(shè)在a、b發(fā)生彈性碰撞前的瞬間，a的速度大小為v1。由能量守恒有：
mv＝mv＋μmgl
設(shè)在a、b碰撞后的瞬間，a、b的速度大小分別為v1′、v2′，由動(dòng)量守恒和能量守恒有：
mv1＝mv1′＋v2′
mv＝mv′＋v′
聯(lián)立式解得：v2′＝v1
由題意，b沒有與墻發(fā)生碰撞，由功能關(guān)系可知：
v′≤μgl
聯(lián)立式，可得：
μ≥
聯(lián)立式，a與b發(fā)生彈性碰撞，但b沒有與墻發(fā)生碰撞的條件為：≤μ。
25．20xx·全國卷]如圖，在足夠長的光滑水平面上，物體A、B、C位于同一直線上，A位于B、C之間。A的質(zhì)量為m，B、C的質(zhì)量都為M，三者均處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使A以某一速度向右運(yùn)動(dòng)，求m和M之間應(yīng)滿足什么條件，才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞。設(shè)物體間的碰撞都是彈性的。

答案(－2)M≤mM，第一次碰撞后，A與C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能與B發(fā)生碰撞；如果m＝M，第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右運(yùn)動(dòng)，A不可能與B發(fā)生碰撞；所以只需考慮m。

動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

1、動(dòng)量定理
動(dòng)量定理描述的是力對時(shí)間的累積效果，它雖是由牛頓運(yùn)動(dòng)定律直接推導(dǎo)而來，但應(yīng)用時(shí)卻比牛頓第二定律具有更大的靈活性租更寬泛的應(yīng)用范圍．
例1：質(zhì)量為0.5kg的小球自高5m處自由下落至—沙坑中，最終靜止在沙坑中，整個(gè)過程歷時(shí)1.2s，則沙子對小球的平均阻力為多大?(不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2)

例2：如圖所示，滑塊A和滑塊B緊靠在一起放在光滑水平畫上，—顆子彈以某一速度射入滑塊A，最后由滑塊B穿出，已知滑塊A的質(zhì)量mA＝1kg，滑塊B的質(zhì)量mB＝2kg，子彈在滑塊中所受的阻力恒為f＝3000N，若子彈穿過A的時(shí)間tA＝0.1s，穿過B的時(shí)間tB＝0.2s．求：
(1)、滑塊A對滑塊B的推力；
(2)、兩滑塊的最終速度各多大．

例3：質(zhì)量為M的金屬塊和質(zhì)量為m的木塊通過細(xì)線連在—起，從靜止開始以加速度a在足夠深的水池中下沉，經(jīng)過時(shí)間t細(xì)線斷了，金屬塊和木塊分離；再經(jīng)時(shí)間t′木塊停止下沉，求此時(shí)金屬塊的速度．

例4：有一種方法是用高壓水流將煤層擊碎而將煤采下．現(xiàn)有一采煤水槍，由槍口射出的高壓水流速度為v，設(shè)水的密度為ρ水流垂直射向煤層表面，試求煤層表面可能受到的最大壓強(qiáng)．

2．動(dòng)量守恒定律
動(dòng)量守恒定律是針對系統(tǒng)而言的，由動(dòng)量守恒定律可知：系統(tǒng)的內(nèi)力不能改變系統(tǒng)的總動(dòng)量，即只要系統(tǒng)不受外力，或者系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變．在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，應(yīng)注意定律中物理量的“矢量性”，狀態(tài)的“同時(shí)性”，參考系的“同一性”．
例5：在光滑的水平軌道上停著一輛質(zhì)量為M的平板車，車上有兩個(gè)質(zhì)最均為m的人，如兩人相對于車以速率u跳離車的一端，試問他們同時(shí)跳離車和相繼跳離車后，車的速度哪次較大?

例6：在足夠長的斜面上，有一質(zhì)量為m的長方形板A，木板A上表面光滑，當(dāng)木板獲得初速度v0后正好沿斜面勻速下滑，當(dāng)木板勻速下滑時(shí)，將一質(zhì)量也為m的滑塊B輕輕放在木板表面上，如圖所示，使B在A上從靜止開始無摩擦向下滑動(dòng)，試問：
(1)、當(dāng)B仍在木板A上且動(dòng)量達(dá)到時(shí)，木板A的動(dòng)量為多少?
(2)、當(dāng)B在木板A上動(dòng)量達(dá)到時(shí)，木板A的動(dòng)量為多少?
例7：光滑水平面上有A、B兩球均以恒定速率向右運(yùn)動(dòng)，A球動(dòng)量pA＝10ksm/s，B球動(dòng)量pB＝6kgm／s，A追上B球相碰后，A球動(dòng)量的增量△PA＝-4kgm／s，則它們的質(zhì)量比mA：mB應(yīng)在什么范圍?

例8：如圖所示，甲、乙兩小孩各乘一輛小車在光滑水平面上勻速相向運(yùn)動(dòng)，速率均為v0＝6m／s，甲車上有質(zhì)量m＝1kg的小球若干個(gè)，甲和他的車及所帶小球總質(zhì)量為m2＝50kg，甲不斷將小球一個(gè)一個(gè)地以v＝16.5m/s的水平速度(相對于地)拋向乙，并且被乙接住。已知乙的質(zhì)量為30kg。甲至少要拋多少個(gè)球，才能保持兩車不相撞?

高三物理教案：《能量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析

前面學(xué)習(xí)的焦耳實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，只要初末狀態(tài)確定了，做功的數(shù)量或者熱傳遞的數(shù)量就是確定的。而且，熱功當(dāng)量的測量結(jié)果表明，做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等價(jià)的。從而得出熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。又通過實(shí)例對表達(dá)式中物理量取值的正負(fù)意義進(jìn)行了討論。接著，講述了能量守恒定律的確立。它具有重大的理論意義和實(shí)踐意義。它對于制造永動(dòng)機(jī)的不可能實(shí)現(xiàn)，給予了科學(xué)上的最后判決。

二、教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：

1、理解熱力學(xué)第一定律。

2、能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋自然界能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問題。

3、理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律。

4、通過能量守恒定律的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性。

5、知道第一類永動(dòng)機(jī)是不能實(shí)現(xiàn)的。

過程與方法：

能夠得出熱力學(xué)第一定律，并會(huì)應(yīng)用。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：

通過學(xué)習(xí)能量守恒定律的得出過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索精神

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律

難點(diǎn)：能量守恒定律

四、學(xué)情分析

由于熱力學(xué)第一定律是教學(xué)的重點(diǎn)及難點(diǎn)，因此應(yīng)利用教學(xué)的相當(dāng)多的時(shí)間來進(jìn)行熱力學(xué)第一定律的教學(xué)，具體來說△U=W+Q中各物理量的意義及正負(fù)號(hào)的確定對學(xué)生來講是很困難的，以通俗易懂的語言來闡述；對于能量守恒定律的教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生相互討論自然界中的各種能量間的轉(zhuǎn)化，分析得出能量守恒定律。

五、教學(xué)方法

自主閱讀與思考、精講精練

六、課前準(zhǔn)備

七、課時(shí)安排1課時(shí)

八、教學(xué)過程

（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑

（二）情景引入、展示目標(biāo)

焦耳的實(shí)驗(yàn)表明：只要系統(tǒng)初末狀態(tài)是確定的，所需做功數(shù)量就是確定的。

另一方面，熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)表明做功和熱傳遞是等價(jià)的

（三）合作探究、精講點(diǎn)播

1.熱力學(xué)第一定律

（1）.一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律。

其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ΔU=W+Q

（2）.與熱力學(xué)第一定律相匹配的符號(hào)法則

做功W

熱量Q

內(nèi)能的改變?chǔ)

取正值“+”

外界對系統(tǒng)做功

系統(tǒng)從外界吸收熱量

系統(tǒng)的內(nèi)能增加

取負(fù)值“－”

系統(tǒng)對外界做功

系統(tǒng)向外界放出熱量

系統(tǒng)的內(nèi)能減少

（3）熱力學(xué)第一定律說明了做功和熱傳遞是系統(tǒng)內(nèi)能改變的量度，沒有做功和熱傳遞就不可能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，同時(shí)也進(jìn)一步揭示了能量守恒定律。

（4）應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟：

①根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量（W、Q、ΔU）的正、負(fù)；

②根據(jù)方程ΔU=W+Q求出未知量；

③再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況。

2.能量守恒定律

⑴.自然界存在著多種不同形式的能。舉例說明。

⑵.不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。舉例說明。摩擦可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熾熱電燈發(fā)光可以將電能轉(zhuǎn)化為光能。

⑶.能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。這就是能量守恒定律。

(4).熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。

(5). 能量守恒定律的重要意義

第一，能量守恒定律是支配整個(gè)自然界運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、變化的普遍規(guī)律，學(xué)習(xí)這個(gè)定律，不能滿足一般理解其內(nèi)容，更重要的是，從能量形式的多樣化及其相互聯(lián)系，互相轉(zhuǎn)化的事實(shí)出發(fā)去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的多樣性及其普遍聯(lián)系，并切實(shí)樹立能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失的觀點(diǎn)，作為以后學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐中處理一切實(shí)際問題的基本指導(dǎo)思想之一。第二，宣告了第一類永動(dòng)機(jī)的失敗。

3.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成

任何機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)只能將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不可能無中生有地創(chuàng)造能量，即第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來的。

典例探究

例1.一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2×105J，則下列各式中正確的是 （ ）

A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104J

B.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105J

C.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104J

D.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J

解析：本題主要考查熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。因?yàn)橥饨鐚怏w做功，W取正值，即W=8×104J；內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值，即ΔU=－1.2×105J；根據(jù)ΔU=W+Q，可知Q=ΔU－W=－1.2×105－8×104=－2×105J，即B選項(xiàng)正確。

答案：B

友情提示：注意熱力學(xué)第一定律關(guān)系式中各物理量的符號(hào)法則。

例2.一定質(zhì)量的氣體，在壓縮過程中外界對氣體做功300J，但這一過程中氣體的內(nèi)能減少了300J，問氣體在此過程中是吸熱還是放熱？吸收（或放出）多少熱量？

解析：由題意可知，W=300J，ΔU=－300J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得

Q=ΔU－W=－300J－300J=－600J

Q為負(fù)值表示氣體放熱，因此氣體放出600J的熱量。

友情提示：注意熱力學(xué)第一定律關(guān)系式中各物理量的符號(hào)法則及其物理意義。

例3. 一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2×105J的熱量，同時(shí)氣體對外做了6×105J的功，問：

（1）物體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？

（2）分子勢能是增加還是減少？

（3）分子的平均動(dòng)能是增加還是減少？

解析：（1）氣體從外界吸熱為：Q=4.2×105J

氣體對外做功：W=－6×105J

由熱力學(xué)第一定律：ΔU=W+Q=（－6×105）+（4.2×105J）=－1.8×105J

ΔU為負(fù)，說明氣體的內(nèi)能減少了。所以，氣體內(nèi)能減少了1.8×105J。

（2）因?yàn)闅怏w對外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加了。

（3）因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)氣體分子勢能增加，說明氣體分子的平均動(dòng)能一定減少了。

友情提示：本題以熱力學(xué)第一定律關(guān)系式為起點(diǎn)，結(jié)合分子動(dòng)理論中內(nèi)能的定義，分析得出：①氣體對外做功，體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加了②氣體內(nèi)能減少，同時(shí)氣體分子勢能增加，說明氣體分

（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測

（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)

九、板書設(shè)計(jì)

1.熱力學(xué)第一定律

（1）內(nèi)容：

數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ΔU=W+Q

（2）.與熱力學(xué)第一定律相匹配的符號(hào)法則

做功W

熱量Q

內(nèi)能的改變?chǔ)

取正值“+”

外界對系統(tǒng)做功

系統(tǒng)從外界吸收熱量

系統(tǒng)的內(nèi)能增加

取負(fù)值“－”

系統(tǒng)對外界做功

系統(tǒng)向外界放出熱量

系統(tǒng)的內(nèi)能減少

（2）.與熱力學(xué)第一定律相匹配的符號(hào)法則

（3）熱力學(xué)第一定律說明了做功和熱傳遞是系統(tǒng)內(nèi)能改變的量度，沒有做功和熱傳遞就不可能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，同時(shí)也進(jìn)一步揭示了能量守恒定律。

（4）應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟：

①根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量（W、Q、ΔU）的正、負(fù)；

②根據(jù)方程ΔU=W+Q求出未知量；

③再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況。

2.能量守恒定律

⑴.自然界存在著多種不同形式的能。

⑵.不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化

⑶.能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。這就是能量守恒定律。

(4).熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。

(5). 能量守恒定律的重要意義

3.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成

任何機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)只能將能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不可能無中生有地創(chuàng)造能量，即第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來的。

十、教學(xué)反思

各種能量在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒．這是一個(gè)意識(shí)問題，或者說是悟性，從內(nèi)心深處感覺到總能量不變．這是很重要的物理思想．