高二物理教案：第16讲 月考复习

高二物理教案：第16讲 月考复习

辅导教案 学员姓名： 学科教师：‎ 年 级：高二 辅导科目：物理 ‎ 授课日期 ‎××年××月××日 ‎ 时 间 A / B / C / D / E / F段 主 题 月考复习 教学内容 ‎1. 理解力矩的概念和力矩平衡的条件；‎ ‎2. 学会验证力矩平衡条件的实验；‎ ‎3. 理解电势、电势能的概念；‎ ‎4. 理解电场力做功的特点和功能关系的转化；‎ 教法指导：本环节采用提问抢答的进行，如果学生的抢答不积极，可以适当采用轮换回答的方式进行。建议时间10分钟。‎ 一、 力矩和力矩平衡条件 1、 力矩是表示力对物体产生转动作用的物理量，是物体转动转动状态改变的原因。‎ 它等于力和力臂的乘积。表达式为：M=FL，‎ 其中力臂L是转动轴到F的力线的（垂直）距离。单位：Nm　‎ 效果：可以改变转动物体运动状态。 ‎ 2、 有固定转动轴的物体的平衡条件 ‎（1）有固定转动轴的物体的平衡是指物体静止，或绕转轴匀速转动；‎ ‎（2）有固定转动轴物体的平衡条件是合力矩为零，即∑Fx=0，也就是顺时针力矩之和等于逆时针力矩之和。‎ ‎3、平衡条件的选择 ‎（1）有固定转轴的物体一般用力矩平衡条件求解。‎ ‎（2）一般物体处于平衡状态时，既满足共点力平衡条件又符合力矩平衡条件。‎ 一、 验证力矩平衡条件的实验 ‎【实验目的】‎ 通过实验研究有固定转动轴的物体在外力作用下平衡的条件，进一步明确力矩的概念。‎ ‎【实验器材】：‎ 力矩盘（带有金属轴的圆木板），刻度尺，弹簧秤，几个等质量的钩码，带有铁夹的铁架台，带有几个套环的横杆，大头针，两端有套环的丝线四条。‎ ‎【准备工作】‎ ‎1．实验中力矩盘的固定转动轴应 水平 地固定在铁架台上，这样才能使力矩盘的平面调节在 竖直 平面内。这是因为实验中主要是利用钩码对细线产生竖直向下的拉力使力矩盘转动，所以细线应与力矩盘保持 平行 。‎ ‎2．如果被弹簧秤拉紧的细线方向通过转动轴O，那么弹簧秤的拉力对力矩盘产生的力矩等于 0 ，该力对力矩盘转动将不起作用，所以在实验中被弹簧秤拉紧的细线方向不能通过转动轴O。‎ ‎【实验步骤】‎ ‎1．将力矩盘和一横杆安装在支架上，使盘可绕水平轴自由灵活地转动，调节盘面使其在竖直平面内。在盘面上贴一张白纸。 ‎ ‎2．取四枚图钉，将四根细线固定在盘面上，固定的位置可任意选定，但相互间距离不可取得太小。在三根细绳的末端挂上不同质量的钩码，第四个钉子用细线与弹簧秤的钩子相连，弹簧秤的另一端则挂在水平横杆的套环上。使它对盘的拉力斜向上方。‎ ‎3. 当力矩盘在四个力的作用下处于平衡时，测出各力的大小及它们的力臂，将力和力臂的数据记录在表格中。‎ ‎4．改变钉子位置重复实验一次。‎ ‎5. 分析数据得出结论。‎ ‎【数据处理】‎ 把实验结果记在下面的表内并计算出各个力的力矩以及力矩和。‎ 顺时针方向 逆时针方向 力 力臂 力矩 力矩和 力 力臂 力矩 力矩和 结论: 通过实验得出，有固定转动轴物体的平衡条件是： 。‎ ‎【注意事项】‎ ‎1．实验前要确保力矩盘位于竖直平面内，力矩盘不在竖直平面，导致测量值大于真实值 ‎2.检查力矩盘的重心应位于转轴中心：轻拨力矩盘，看是否在任何位置都能平衡，如果达不到这个要求表明盘的重心偏离转轴，必须另加配重，校正后方能使用。‎ 对待偏重心力矩盘：A.记录下重心所在的直线(GO连线)，以后要保证平衡在该位置(完善实验步骤)‎ ‎ B.补偿法：用橡皮泥等调整，使达到随遇平衡。‎ ‎3.转轴上f，会产生附加力矩，可在平衡后轻敲消除 ‎4．弹簧秤轴线与所拉细线应在同一直线上，由于弹簧秤的测量精度要比钩码的精度低得多，因此在实验中应该使弹簧秤的读数尽量大一些（也就是拉力要大一些，但不能超过弹簧秤的限度）。‎ ‎5.挂钩码的绳不宜过长，也不宜过短。太长会使钩码与桌面接触；太短会与力矩盘接触 ‎6．转盘平衡时，要使各力的力臂都不能小，特别要防止最大的力臂很小，否则将增大测量力臂的相对误差。‎ ‎7.横杆用于固定弹簧秤其高低是否水平不会影响测量结果；‎ ‎8．实验时，应该用手扶持弹簧秤，以减小因自重下垂而带来的误差。‎ ‎9.加测力计的好处：①便于力矩盘自动调节达到新平衡 ②力的大小，方向可任意改变 ③力的大小不受整数限制 一、 电势、电势能和电场力做功 ‎1、电势能 ‎（1）定义：因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。（类似重力势能）‎ ‎（2）电势能标量，具有相对性，通常取无穷远处或大地为零势能点，因此电势能有正负。单位：J或eV ‎（3）电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等。WAB＝﹣（EPB－EPA）＝EPA－EPB ‎2、电势 ‎（1）概念：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。‎ ‎（2）公式: φ＝ 单位：伏特，符号V 1V=1J/C ‎（3）物理意义：描述电场能的特性，由场源电荷量和相对位置来决定，与是否放试探电荷无关。‎ a．电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。‎ b．电势是表征电场中某点的能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关。类似场强E c．电势是相对的，只有选定了零电势点后才有意义，类似重力场中的高度。（大地或无穷远默认为零）‎ d．电势与电场线的关系：电势沿电场线降低。（电场线指向电势降低的方向）‎ ‎ 3、电势差与电场力做功 ‎（1） 电荷在电场中一点A移动另一点B时，电场力所做的功与它的电荷量的比值，叫做这两点间的电势差。‎ 定义式：UAB= 单位：V 各量均可带正负号运算。 ‎ ‎（2） 电势差（即电压）：电场中两点间的电势的差值叫电势差。‎ ‎4、场力做功只与电荷的始、末位置间的电势差有关，而与电荷运动的具体路径无关。（类比重力做功）‎ ‎5、等势面 ‎（1）性质： ‎ ‎① 在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。‎ ‎② 电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。‎ ‎③ 在相邻等势面电势差相等的前提下，等势面越密，电场强度越大。‎ ‎④ 等势面不相切，不相交。‎ ‎（2）几种电场的电场线及等势面 ‎6、电场强度与电势差的关系 由WAB= qUBA和WAB= qEd，得：UAB= Ed．此式只适用于匀强电场． d是电场中A、B在电场线方向上的距离。‎ 注意：‎ ‎①场强E和电势φ没有直接关系。它们之间的关系与加速度a和速度v的关系相似。‎ ‎②E＝反映了匀强电场中电场强度与电势差之间的关系，电场强度的方向就是电场中电势降低最快的方向。‎ ‎③E＝适用于匀强电场的计算，但对于某些非匀强电场问题，用公式E＝可以定性分析某些问题。‎ 一、 力矩平衡条件 教学指导：注意对力矩基本概念的讲解及其对力矩平衡条件的理解。变式训练由学生限时独立完成，对答案后有老师讲解。‎ A B C 例1、如图所示，ABC为质量均匀的等边活动曲尺，质量为2m，C端由铰链与墙相连，B处也由铰链相连，摩擦不计。当AB处于竖直、BC处于水平静止状态时，施加在A端的作用力的大小为 ，方向为 。‎ 解析：本题要先隔离出AB来看，以B为支点，AB力矩平衡，重力过支点，因此A段作用力必定沿竖直方向，再将ABC作为一个整体，力矩平衡，其中AB的重力和BC的重力的力矩和A段作用力的力矩平衡。‎ 答案： mg ；竖直向上 变式训练1、如图所示，均匀细杆AB质量为M，A端装有转轴，B端连接细线通过滑轮和质量为m的重物C相连，若杆AB呈水平，细线与水平方向夹角为q 时恰能保持平衡，则杆对轴A有作用力大小下面表达式中正确的有： ‎ A．mg． B． ． ‎ C．g． D．Mg－mg sin q．‎ 解析：绳上的拉力为mg，根据力矩平衡条件可知拉力和细杆重力Mg的关系，在根据共点力平衡，可求出杆对轴的作用力，也可根据几何关系，对称性和勾股定理求出不同表达式。‎ 答案： ABC 变式训练2、如图所示，AB为匀质杆，其重为G，它与竖直墙面成α角。BC为支撑AB的水平轻杆。 A、B、C三处均用铰链连接，且ABC位于竖直平面内。则BC杆对B端铰链的作用力大小为________，A端铰链对AB杆的作用力大小为_____________。 ‎ α C B A 答案： ， ‎ 二、验证；力矩平衡条件的实验 例2、在验证“有固定转动轴的物体的平衡条件”实验中，某同学操作步骤如下：‎ ‎（1）①将力矩盘的金属轴O固定在铁架台上，把力矩盘套在轴上并使盘面保持竖直。同时在铁架台上固定一横杆。力矩盘上画上若干同心圆，供确定力臂时参考；‎ ‎②将钉子固定在力矩盘的四个任意位置上，四个钉子上分别用细线悬挂不同个数的钩码；‎ ‎③当力矩盘在这四个力的作用下处于平衡状态时，测出各个力的力臂，将力和力臂的数据记录在数据表中；‎ ‎④改变钉子的位置，重复实验一次。‎ 改正其中的错误：________________________________________________________。 ‎ ‎（2）如果实验结果中顺时针力矩与逆时针力矩不相等，有明显误差，其原因可能为________________________________________________________。‎ 解析：实验步骤看前面知识点，第（2）问注意明显误差，一般的阻力也可能产生误差，相对而言即可。‎ 答案：（1）②四个钉子应该一个用弹簧秤拉，其余三个钉子上分别用细线悬挂不同个数的钩码（2分）‎ ‎（2）力矩盘偏心。（2分）（其他符合题意答案也给分）‎ 变式训练1、用力矩盘研究有固定转动轴物体的平衡条件时，下述正确的是（ ）‎ ‎（A）铁架上的横杆一定保持水平，且尽量高些 ‎（B）力矩盘的半径应尽量大些 ‎（C）力矩盘的自重大些实验可更精确 ‎（D）弹簧秤使用前先要调零 解析：横杆是否水平不影响实验，力矩盘半径大可以减小力臂相对误差，自重大不会影响实验，弹簧秤显然要调零。‎ 答案：BD。‎ 三、电势、电势能和电场力做功 例3、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为（ ）‎ ‎（A）动能减小 （B）电势能增加 ‎（C）动能和电势能之和减小 （D）重力势能和电势能之和增加 解析：‎ 由轨迹图可知，带电油滴所受重力小于电场力，故从a到b的运动过程中合外力做正功，动能增加，故A错误；从a到b的运动过程电场力做正功，电势能减小，故B错误；根据功能关系可知，在从a到b的运动过程中只有重力、电场力做功，因此重力势能、电势能、动能三者之和保持不变，因该过程中动能增加，因此重力势能和电势能之和减小，故C正确；从a到b的运动过程中重力做负功，重力势能增加，因此动能和电势能之和减小，故D错误。‎ 答案：C 变式训练1、在场强大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电量为q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m，物体运动S距离时速度变为零。则（ ）‎ ‎（A）物体克服电场力做功qES ‎（B）物体的电势能减少了0.8qES ‎（C）物体的电势能增加了qES ‎（D）物体的动能减少了0.8qES 解析：由于物体所受电场力和运动方向相反，故电场力做负功即克服电场力做功W=EqS，故A正确；电场力做负功，电势能增加，故B错误；电势能增加量和克服电场力做功相等，所以电势能增加了EqS，故C正确；物体做减速运动，合外力做负功，动能减小，由动能定理得：△Ek=F合S=maS=0.8EqS，故D正确。‎ 答案：ACD 变式训练2：电荷在电场中移动时，下列说法中正确的有（ ）‎ ‎（A）正电荷从M点移到N点，若电荷电势能增加，M点的电势一定低于N点 ‎（B）正电荷只在电场力作用下从M点移到N点，M点的电势一定高于N点 ‎（C）负电荷从M点移到N点，若电荷电场力做功，M点的电势一定高于N点 ‎（D）负电荷从M点移到N点，若电荷电势能增加，M点的电势一定低于N点 解析：无论正电荷还是负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能必定减小，只要电场力做负功，电荷的电势能必定增大。由电场力做正功还是做负功，判断电场力方向，结合正、负电荷即可确定场强方向，就可以判定电势的高低。‎ 答案：A 针对训练：‎ ‎1、如图所示，T字形架子ABO可绕过O点且垂直于纸面的转动轴自由转动.现在其A端与B端分别施以图示方向的力F1和F2，则关于F1和F2的力矩M1和M2，下列说法中正确的是 ( )‎ A.都是顺时针的. B.都是逆时针的.‎ C.M1是顺时针的，M2是逆时针的. D.M1是逆时针的，M2是顺时针的.‎ ‎2、如图所示，一均匀直角三角形木板abc，可绕垂直纸面通过c点的水平轴转动.现用一始终沿直角边ba的作用于a点的力F，使bc边缓慢地由水平位置转至竖直位置，在此过程中，力F的大小随α角变化的图线是图中的 ( )‎ ‎3、如图所示，一根木棒AB在O点被悬挂起来，AO

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