更新时间：作者：小小条
高三物理高考冲刺教案：机械能及其守恒定律综合应用（河北卷专项）
一、教学目标
1. 知识目标：熟练掌握动能定理、机械能守恒定律的核心公式与适用条件，明晰功、功率、动能、势能的概念及计算方法；精准锁定河北卷机械能模块的高频考点、命题规律及易错点。
2. 能力目标：提升多过程问题中能量转化的分析能力，强化“受力做功分析→能量关系建立→公式求解”的逻辑思维，掌握机械能综合问题中临界、极值及图像类题目的解题技巧。
3. 素养目标：落实物理学科核心素养，培养能量观念与科学推理能力，形成规范的解题步骤与答题模板，提升河北高考机械能模块的应试得分效率。
二、考情分析（适配河北卷）
1. 命题频率：近3年河北高考物理卷中，机械能及其守恒定律综合问题为必考模块，分值占比12-16分，涵盖选择题（1道，4-6分）和计算题（1道，8-12分），命题频率100%，是基础得分与中档题突破的核心模块。
2. 考查重点：核心围绕“能量转化与守恒”展开，高频考点包括：①功与功率的计算（尤其是机车启动模型）；②动能定理的综合应用（多过程、变力做功）；③机械能守恒定律的条件判断与应用；④功能关系（重力做功与重力势能、弹力做功与弹性势能、摩擦力做功与内能）的灵活运用。
3. 命题趋势：河北卷近年命题更侧重“实际情境融合”，常以斜面、传送带、弹簧、抛体运动等模型为载体，强化“多过程能量转化拆解”与“图像信息提取”（如W-x图像、E-k图像）的结合，难度中等，注重解题逻辑的简洁性与公式应用的准确性。
三、教学重难点
1. 教学重点：动能定理的多过程应用方法；机械能守恒定律的适用条件判断；功、功率及能量转化的核心计算；河北卷高频能量模型（机车启动、弹簧系统）的解题技巧。
2. 教学难点：变力做功的计算方法（微元法、图像法）；多过程问题中能量转化的衔接分析；机械能与其他形式能量（内能）的转化关系判断；临界状态下的能量极值求解。
四、教学方法
真题驱动法、讲练结合法、模型归纳法、错题溯源法、小组讨论法
五、教学过程（1课时，45分钟）
（一）真题导入，锚定考情（5分钟）
1. 呈现2024年河北高考物理卷第7题（选择题）：
（题干精简）如图所示，一质量为m的物块从倾角为θ的光滑斜面顶端由静止释放，下滑距离x后进入粗糙水平面，在水平面上滑行距离2x后停下。已知重力加速度为g，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的是（ ）
A. 物块在斜面上的加速度大小为g sinθ + μ g cosθ
B. 物块到达斜面底端时的速度大小为√(2 g x sinθ)
C. 整个过程中重力做功为mg x sinθ
D. 整个过程中摩擦力做功为-2 μ m g x
2. 提问引导：
- 本题可通过哪些方法求解？动能定理与机械能守恒定律哪个更适用？
- 选项中涉及哪些核心知识点？易错点在哪里？
3. 学生快速作答并分析，教师总结：本题是河北卷典型的机械能综合基础题，核心考查受力做功、动能定理应用，今天我们聚焦这类高频题型，突破解题关键。
（二）知识梳理，筑牢根基（10分钟）
1. 核心概念与公式（聚焦河北卷高频考点）：
- 功的计算：W = F x cosα（恒力做功）；变力做功可通过W-x图像面积、动能定理间接求解。
- 功率：平均功率P = W/t = F v̄ cosα；瞬时功率P = F v cosα（机车启动核心公式）。
- 动能定理：W合 = ΔEk = ½ m v₂² - ½ m v₁²（河北卷多过程问题首选解题工具）。
- 机械能守恒定律：①条件：只有重力或弹力做功，其他力不做功或做功代数和为0；②表达式：Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2 或 ΔEk = -ΔEp。
- 功能关系：重力做功W_G = -ΔEpG；弹力做功W_弹 = -ΔEp弹；摩擦力做功W_f = Q（内能）；合外力做功W合 = ΔEk。
2. 河北卷高频模型速记：
- 机车启动：恒定功率启动（P=FV，a减小→匀速）、恒定加速度启动（a恒定→P达额定→a减小→匀速）。
- 弹簧系统：机械能守恒（无摩擦时），关键抓“形变量最大/最小”“速度最大”的临界状态。
（三）典例精讲，突破技巧（15分钟）
1. 典例1（河北真题改编，动能定理多过程应用）
如图所示，质量m=2kg的物块从高h=5m的平台边缘以v0=5m/s的初速度水平抛出，落地后滑入粗糙水平面，滑行距离s=10m后停下。已知重力加速度g=10m/s²，求物块与水平面间的动摩擦因数μ。
- 解题步骤示范（规范高考答题模板）：
1. 确定研究对象与过程：全程（平抛运动+水平面滑行），优先用动能定理（多过程无需拆分加速度，更简便）。
2. 分析全程做功：重力做功W_G = mgh，摩擦力做功W_f = -μ m g s，空气阻力不计（题干未提则忽略），初动能Ek1=½ m v0²，末动能Ek2=0。
3. 列动能定理方程：mgh - μ m g s = 0 - ½ m v0²。
4. 代入数据求解：2×10×5 - μ×2×10×10 = 0 - ½×2×5² → 100 - 200μ = -25 → μ=0.625。
- 易错点剖析：①漏算初动能；②摩擦力做功符号错误；③多过程拆分过细导致计算繁琐，强调河北卷多过程优先用动能定理。
2. 典例2（河北高频考点，机械能守恒+临界问题）
轻绳一端固定在O点，另一端系一质量m=1kg的小球，绳长L=1m，将小球拉至与竖直方向成θ=60°角的位置由静止释放，不计空气阻力，g=10m/s²。求：（1）小球运动到最低点时的速度大小；（2）小球在最低点时轻绳的拉力大小。
- 解题步骤示范：
1. 判断机械能守恒条件：只有重力做功，绳的拉力不做功，满足守恒条件。
2. 确定参考平面（选最低点为零势能面）：初状态Ep1 = m g L (1 - cosθ)，Ek1=0；末状态Ep2=0，Ek2=½ m v²。
3. 列守恒方程：m g L (1 - cosθ) = ½ m v² → v=√[2 g L (1 - cosθ)] = √[2×10×1×(1-0.5)] = √10 m/s。
4. 最低点受力分析+牛顿第二定律：T - m g = m v² / L → T = m g + m v² / L = 1×10 + 1×10/1 = 20N。
- 技巧总结：河北卷机械能守恒题常结合圆周运动，需注意“最低点拉力最大”的特点，衔接牛顿第二定律是高频考法。
（四）课堂练*，即时巩固（8分钟）
1. （基础题，适配河北卷选择题）关于机械能及其守恒，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的机械能守恒时，一定只受重力作用
B. 物体匀速上升时，机械能一定增加
C. 合外力对物体做功为零，机械能一定守恒
D. 物体的动能和重力势能相互转化，且总量不变时，机械能守恒
2. （中档题，河北卷计算题雏形）质量为m的汽车，以额定功率P行驶，在水平路面上达到的最大速度为v_m。若汽车行驶时受到的阻力大小恒定，求汽车以速度v（v < v_m）行驶时的加速度大小。
- 学生独立作答，教师巡视批改，针对性讲解共性错题，强化解题规范。
（五）课堂小结，梳理脉络（2分钟）
1. 核心知识：动能定理、机械能守恒定律、功能关系的适用场景与核心公式。
2. 解题技巧：河北卷机械能问题优先用“动能定理（多过程）”“机械能守恒（单过程无摩擦）”，关键抓“做功分析”“能量转化”“临界条件”。
3. 易错提醒：公式符号、守恒条件判断、变力做功计算是得分关键，避免粗心失误。
六、板书设计
机械能及其守恒定律综合应用（河北卷专项）
一、核心公式
1. 功：W=Fxcosα；变力做功：W-x图像面积、动能定理
2. 功率：P=W/t（平均）；P=Fvcosα（瞬时）
3. 动能定理：W合=ΔEk
4. 机械能守恒：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2（条件：只有重力/弹力做功）
5. 功能关系：W_G=-ΔEpG；W_f=Q
二、河北卷高频模型
1. 机车启动：恒定功率、恒定加速度
2. 弹簧/圆周运动：临界状态（速度最大、形变量最大）
三、解题模板
1. 定对象→分过程→析做功
2. 选方法（动能定理/机械能守恒）→列方程
3. 代数据→求结果（规范符号）
七、作业布置
1. 完成2023年河北高考物理卷第8题（选择题）、2022年河北高考物理卷第14题（计算题），严格按照高考答题模板书写。
2. 整理本节课错题，标注易错点及解题思路，强化知识巩
版权声明：本文转载于今日头条，版权归作者所有，如果侵权，请联系本站编辑删除