2019-2020年高中物理《简谐运动的回复力和能量》教案6 新人教版选修3-4.doc

2019-2020年高中物理简谐运动的回复力和能量教案6 新人教版选修3-4例1 试分析子弹从枪膛中飞出过程中能的转化分析 发射子弹的过程是：火药爆炸产生高温高压气体，气体推动子弹从枪口飞出答火药的化学能通过燃烧转化为燃气的内能子弹的动能 例2 核电站利用原子能发电，试说明从燃料铀在核反应堆中到发电机发出电的过程中的能的转化分析 所谓原子能发电，是利用原子反应堆产生大量的热，通过热交换器加热水，形成高温高压的蒸汽，然后推动蒸汽轮机，带动发电机发电答 能的转化过程是：核能水的内能汽轮机的机械能发电机的电能说明在能的转化过程中，任何热机都不可避免要被废气带走一些热量，所以结合量守恒定律可得到结论：不消耗能量，对外做功的机器（称为第一类永动机）是不可能的；把工作物质（蒸汽或燃气）的能量全部转化为机械能（称第二类永动机）也是不可能的 【例3】 将一个金属球加热到某一温度，问在下列两种情况下，哪一种需要的热量多些？（1）将金属球用一根金属丝挂着（2）将金属球放在水平支承面上（假设金属丝和支承物都不吸收热量）A情况（1）中球吸收的热量多些B情况（2）中球吸收的热量多些C两情况中球吸收的热量一样多D无法确定误解选（C）。正确解答选（B）。错因分析与解题指导小球由于受热体积要膨胀。由于小球体积的膨胀，球的重心位置也会变化。如图所示，在情况（1）中，球受热后重心降低，重力对球做功，小球重力势能减小。而在情况（2）中，球受热后重心升高。球克服重力做功，重力势能增大。可见，情况（ 1）中 球所需的热量较少。造成误解的根本原因，是忽略了球的内能与机械能的转变过程。这是因为内能的变化是明确告诉的，而重力势能的变化则是隐蔽的。在解题时必须注意某些隐蔽条件及其变化。例4 用质量M=05kg的铁锤，去打击质量m=2kg的铁块。铁锤以v=12m/s的速度与铁块接触，打击以后铁锤的速度立即变为零。设每次打击产生的热量中有=50%被铁块吸收，共打击n=50次，则铁块温度升高多少？已知铁的比热C=460J/kg。分析 铁锤打击过程中能的转换及分配关系为据此，即可列式算出t解答 铁锤打击n=50次共产生热量：设铁块的温度升高t，由 例5 用功率P=600W的电动机带动钻头在铁板上钻孔，在t=3min内产生热量的最大值为多少？若其中=75被铁块吸收，铁块的质量为m=07kg，则铁块的温度升高多少？已知铁的比热为C=460j/kg。 分析 在这个钻孔过程中，能的转换及分配如下：当供给电动机的电能完全转化为钻头的机械能，钻头的机械能完全转化为内能时，就可算出所产生的最大热量由上述能的分配，根据吸热公式可算出铁块所升高的温度。解 在t=3min内产生的热量的最大值为：Q=Pt=600360J=108105J设铁块升高的温度为t，由吸热公式：Q=cmt=251.6例6 光滑水平桌面上一块质量M=400g的木块，被一颗质量m=20g，以水平速度v=500ms飞行的子弹击中，子弹穿出木块时的速度v1=300ms若子弹击中木块的过程中，系统损失的机械能全部转变为内能，其中=418部分被子弹吸收使其温度升高已知子弹的比热c=125Jkg，试求子弹穿越木块过程中升高的温度分析 子弹穿越木块过程中，水平方向不受外力，由动量守恒可算出木块获得的速度根据子弹-木块系统损失的机械能可算出产生的内能由此即可算出子弹所升高的温度解 子弹穿出木块后，木块的速度设为V，由mv=mv1+MV，得子弹木块系统损失的机械能根据量守恒，子弹穿越木块过程中产生的内能（即增加的内能）为Q=U=1580J设子弹升高温度为t，则由Q=cmt，说明 有的学生认为子弹损失的动能就等于穿越木块过程中产生的热能，这是不对的，不能忽略木块所获得的动能子弹击中木块过程中，整个系统能的转化及分配情况如下：