第一篇:高三第二轮专题复习教案 第九讲.羟基官能团的性质与有机物的脱水反应
第九讲.羟基官能团的性质与有机物的脱水反应
学习各类重要的有机化合物,必须紧紧抓住物质的结构特征,特别是官能团的结构。从官能团着手,理解物质的性质。
一、羟基的性质:
【问】我们知道醇、酚、羧酸分子结构中都有羟基。想一想:O—H键属哪一种类型的键?这三类物质中氢原子的活泼性有什么不同?而不同的原因又是怎样造成的?请举例分析说明。
练习1下列反应能否发生,能反应的请完成反应的化学方程式。乙醇与金属钠
苯酚与金属钠 乙醇与氢氧化钠
苯酚与氢氧化钠 醋酸与碳酸钠
苯酚与碳酸钠
键断裂,可提供H+,使之与Na或NaOH反应,但由于与羟基相连【小结】(1)的基团吸引电子的能力不同,其提供H+的能力有很大区别。烃的羟基衍生物比较
酸性:CH3COOH>C6H5OH>H2CO3>H2O>C2H5OH 羟基还具有什么性质?能发生什么类型的反应?请举例说明。脱水反应
练习2 请完成下列典型脱水反应的化学方程式,并分析其反应的机理。指出反应类型。乙醇分别发生分子内和分子间脱水反应。
乙醇和乙酸的反应。
(2)碳氧键断裂,脱去羟基,表现为被其它官能团取代或与分子内相邻碳原子上的氢结合脱去水(消去)成烯烃。
归纳:一般分子内含羟基的化合物,如:醇、羧酸、蔗糖、氨基酸、无机含氧酸、纤维素等。例1 烯键碳原子上连接的羟基中的氢原子,容易自动迁移到烯键的另一个碳原子上,形成较为稳定的碳基化合物:
有机分子内,有机分子间常可脱去水分子。下列反应图示中,就有6步可以看作是脱水反应。所有的反应条件和其它无机物都已略去。请从图中情景推断化合物为A、B、E、G的结构简式。
A是_____;
B是____;
E是____;
G(有6角环)是____。1)醇的(一元、二元)脱水反应
①一元羧酸与二元醇发生分子间脱水生成酯。②一元羧酸分子间脱水生成酸酐。③二元醇分子内脱去1分子水生成醛。④二元醇分子间脱去1分子水生成醇醚。⑤二元醇分子间脱去2分子水生成环醚。⑥醇醚分子内去1分子水生成环醚。
二、脱水反应的本质
三、发生脱水反应的物质
四、脱水反应的类型
将单官能团的性质运用于双官能团,这是对知识的迁移和应用,因此对于二元醇除上题的脱水形式外,分析判断还有没有其它形式的脱水?
乙二醇分子内脱二分子水、乙二醇分子间脱水生成高分子。⑦二醇分子内脱2分子水生成乙炔
⑧二醇分子间脱水生成聚合物请同学写出这两个反应的化学方程式 请大家分析下面物质是由什么物质怎样形成的?请写出原物质的结构式。②CH3CH2OSO3H
③
④
⑤
⑥
⑦
(2)生成酯的脱水反应
⑧
①一元羧酸和一元醇
②无机酸和醇,如HNO3与甘油(无机酸去氢,醇去羟基)③二元羧酸和一元醇
④一元羧酸和二元醇 ⑤二元羧酸和二元醇
A:脱一分子水
B:脱二分子水
C:脱n分子水
指出:
是纤维素与硝酸脱掉n分子水而生成的。(3)含羟基的羧酸自身分子内脱水生成酯。
请同学们完成下列两题: 1.
分子内脱水。
2. 乳酸的结构简式为:
写出它与乙酸、乙醇酯化的化学方程式及2分子乳酸相互反应的化学方程式。小结:①羟基酸可自身分子内脱1分子水生成环酯。②羟基酸可分子间脱2分子水生成环酯。③羟基酸既可与酸又可与醇分别脱水生成酯。④羟基酸分子间也可脱去n个水,而生成高分子。
氨基酸同羟基酸有类似的脱水反应,当脱水成环时,一般生成五元环、六元环稳定。请写出① ②
(4)脱水成环的反应
①二元醇分子脱水反应生成环醚化合物。指出:二元醇由于分子内有两个羟基,因此在适当条件下可发生分子内或分子间的脱水反应,一般生成较稳定的五元环醚或六元环醚。②多元羧酸可形成酸酐。
分子间脱水的化学方程式。
分子内脱水的化学方程式。
请写出 在一定条件下脱水的化学方程式。
③二元羧酸与二元醇酯化脱水生成环脂化合物。
如: 与乙二醇反应。
④含羟基的羧酸和含氨基的羧酸它们可以分子内、也可以分子间形成环状化合物。(5)其它形式的脱水反应①含氧酸分子内脱水:如H2CO3②含氧酸分子间脱水 如:磷酸分子间脱水③苯的硝化反应和磺化反应:
如: 的硝化,的磺化。
小结:今天我们围绕羟基的性质,复习归纳了脱水反应。有机物的脱水反应很多。①醇分子内脱水成烯烃(消去反应)。②醇分子间脱水成醚(取代反应)。③醉与羧酸间酯化生成酯。④羧酸与羧酸之间脱水生成酸酐。
⑤二元醇之间脱水可生成链状、环状或高分子化合物。
⑥二元醇和二元羧酸之间通过酯化的形式生成链状和环状的酯,也可缩聚成高分子化合物。⑦羟基羧酸可自身脱水生成内酯,也可以生成链状、环状的酯,也可以生成高分子化合物。⑧氨基酸也可自身脱水生成环状化合物,也可以生成链状,可以生成高分子化合物。精选题
一、选择题
1.ag某有机物与过量钠反应得到VaL气体;ag该有机物与过量小苏打反应得同条件下的气体也是VaL,则此有机物是下列的
A.HO(CH2)2COOH
B.
C.
D.
2.下列哪种化合物能缩聚成高分子化合物
A.CH3—CH2Cl
B.CH2=CH2
C.
D.CH2=CH—COOH 5 3.今有CH4O和C3H8O的烃的衍生物的混合物,在一定条件下脱水,可能得到的有机物的种类数为
A.5
B.6
C.7
D.8 4.尼龙-6是一种含有酰胺键
结构的高分子化合物,其结构可能是
A.
B.
C.H2N—(CH2)5—CH3
D.
5.分子式为C4H8O3的有机物,在浓H2SO4存在时具有下列性质:①能分别与乙醇及乙酸反应;②能生成一种无侧链的环状化合物;③能脱水生成一种且只能生成一种能使溴水褪色的有机物。则该有机物C4H8O3的结构简式是
A.HOCH2COOCH2CH
3B.CH3—CH(OH)—CH2—COOH C.HOCH2CH2CH2COOH
D.CH3CH2CH(OH)COOH 6.某有机物的结构简式为,它可以发生反应的类型有:①取代,②加成,③消去,④水解,⑤酯化,⑥中和,⑦氧化,⑧加聚,下列正确的有
A.①②③⑤⑥④
B.②③①⑥⑧
C.①②③⑤⑥⑦
D.③④⑤⑥⑦⑧ 7.下列各有机物,在一定条件下,同种分子间能发生缩聚反应,且在适当条件下自身分子能形成环状结构的是
A.
B.CH2=CH—OH 6 C.
D.
8.某组成为C3H5O2Cl的纯净的含氯有机物A与NaOH水溶液共热,产物酸化后可得到分子组成为C3H6O3的有机物B,在适当条件下,每两分子的B可相互发生酯化反应,生成一分子C,那么C的结构不可能是()
A.CH3CH(OH)COOCH(CH3)COOH
B.CH3CH(OH)COOHCH2CH2COOH C.
D.
9.常见的有机反应类型有:①取代反应,②加成反应,③消去反应,④酯化反应,⑤加聚反应,⑥缩聚反应,⑦氧化反应,⑧还原反应,其中可能在有机物分子中生成羟基的反应类型有
A.①②③④
B.⑤⑥⑦⑧
C.①②⑦⑧
D.③④⑤⑥
二、非选择题
10.已知戊醇(C5H12O)共有8种属于醇的同分异构体。请回答:
(1)这些同分异构体中能氧化成醛的有4种,它们是:CH3(CH2)3CH2OH和(写结构简式)_____,______,_____。
(2)这些同分异构体脱水后可得______种烯烃。
(3)分子式为C5H12O的醇与分子式为C4H8O2的羧酸经酯化反应能生成____种酯。11.α-氨基酸能与HNO2反应得到α-羟基酸,如:
试写出下列各变化中(a)(b)(c)(d)(e)五种有机物的结构简式:____。
答 案
一、选择题1.B
2.C
3.C
4.A
5.C
6.C
7.C、D
8.B
9.C
二、非选择题
10.(1)
(2)5
(3)16,因为C5H12O有8种属于醇的结构,C4H8O2有2种属于羧酸的结构。
11.
第二篇:第二轮复习教案羟基官能团的性质与有机物的脱水反应
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教学目标
知识技能:使学生进一步理解羟基官能团的结构和主要反应,掌握羟基的各种脱水反应原理。
能力培养:通过复习归纳,使知识在头脑中有序贮存,提高迁移、转换、重组及分析、归纳的能力。
科学思想:运用辩证唯物主义观点认识官能团性质的普遍性和特殊性。科学品质:对学生进行严谨、认真、细致的科学态度教育,通过讨论、总结激发学生学习的积极性和主动性。
科学方法:讨论、归纳发散思维。
重点、难点
通过羟基官能团的复习,掌握一些有机物脱水反应的原理。
教学过程设计
教师活动
【引言】我们学习各类重要的有机化合物,必须紧紧抓住物质的结构特征,特别是官能团的结构。从官能团着手,理解物质的性质。今天,我们复习羟基的性质及有机物的脱水反应。
【板书】
一、羟基的性质:
学生活动 明确复习的内容。领悟、思考。
【设问】我们知道醇、酚、羧酸分子结构中都有共同的官能团——羟基。想一想:
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http://www.xiexiebang.com O—H键属哪一种类型的键?
这三类物质中氢原子的活泼性有什么不同? 而不同的原因又是怎样造成的?请举例分析说明。
思考回答:羟基中O—H键是一个强极性键,其中氢原子都具有一定的活泼性。例如:都可以与金属钠等活泼金属反应,但它们的剧烈程度不同,反应最剧烈的是酸,其次是酚、醇。造成氢原子的活泼性不同的原因是由于与羟基相连的基因吸引电子能力不同,由于吸引电子的能力是羰基>苯环>烷烃基。因此,羧酸的羟基中氢的活泼性最大,具有弱酸性;与苯环相连的羟基中的氢活泼性次之,酚具更弱的酸性;醇的羟基中氢的活泼性最小,醇不显酸性。
【评价】对学生的回答给予肯定。
【投影】下列反应能否发生,能反应的请完成反应的化学方程式。乙醇与金属钠 苯酚与金属钠 乙醇与氢氧化钠 苯酚与氢氧化钠 醋酸与碳酸钠 苯酚与碳酸钠
同学回答并到黑板上书写。2C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2 2C6H5OH+2Na→2C6H5ONa+H2 C2H5OH+NaOH→不反应 C6H5OH+NaOH→C6H5ONa+H2O
2CH3COOH+Na2CO3→2CH3COONa+CO2↑+H2O
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http://www.xiexiebang.com C6H5OH+Na2CO3→C6H5ONa+NaHCO3 【小结】(1)键断裂,可提供H+,使之与Na或NaOH反应,但由于与羟基相连的基团吸引电子的能力不同,其提供H+的能力有很大区别。
强化理解。
【投影】烃的羟基衍生物比较
【板书】酸性:CH3COOH>C6H5OH> H2CO3>H2O>C2H5OH 理解、记忆。
【启发回忆】羟基还具有什么性质?能发生什么类型的反应?请举例说明。回忆、思考。
羟基还可以结合氢原子生成水分子,即脱水反应。因此,含羟基的化合物一般能脱水生成其它类物质,如醇可发生分子内、分子间脱水,分别生成烯和醚;醇还可以与酸反应脱水生成酯类。
【投影】请完成下列典型脱水反应的化学方程式,并分析其反应的机理。指出反应类型。
乙醇分别发生分子内和分子间脱水反应。
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http://www.xiexiebang.com 乙醇和乙酸的反应。练习书写并分析。
乙醇分子内脱水反应:消去反应
乙醇分子间脱水反应:取代反应
乙醇与乙酸分子间脱水反应:酯化反应
【评价】肯定和表扬学生的分析和书写。
碳氧键断裂,脱去羟基,表现为被其它官能团取代
或与分子内相邻碳原子上的氢结合脱去水(消去)成烯烃。
【过渡】下面我们就不同的脱水反应进行讨论。
【启发】首先回忆我们所学的有机化合物中,哪些类物质能发生脱水反应?应具备什么样的内在条件?
回忆、归纳:一般分子内含羟基的化合物,如:醇、羧酸、蔗糖、氨基酸、无机含氧酸、纤维素等。
【再问】你能归纳出多少种脱水方式?又各生成哪类物质?
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http://www.xiexiebang.com 【小结】(2)
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http://www.xiexiebang.com 可两个羟基去一分子水,也可一个羟基与一个非羟基氢脱去一分子水;既可分子内,也可分子间;生成烯、醚、酯……等等。
【投影】请大家看例题,总结一下此题 中有多少种脱水方式。
例1 [1993年—35]烯键碳原子上连接的羟基中的氢原子,容易自动迁移到烯键的另一个碳原子上,形成较为稳定的碳基化合物:
有机分子内,有机分子间常可脱去水分子。下列反应图示中,就有6步可以看作是脱水反应。所有的反应条件和其它无机物都已略去。请从图中情景推断化合物为A、B、E、G的结构简式。
A是_____;B是____;
E是____;G(有6角环)是____。
根据学生的讨论发言板书,最后让学生完成反应的化学方程式,找出不同的类型放投影下展示,大家评定。
【板书】(1)醇的(一元、二元)脱水反应 ①一元羧酸与二元醇发生分子间脱水生成酯。
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http://www.xiexiebang.com ②一元羧酸分子间脱水生成酸酐。③二元醇分子内脱去1分子水生成醛。④二元醇分子间脱去1分子水生成醇醚。⑤二元醇分子间脱去2分子水生成环醚。⑥醇醚分子内去1分子水生成环醚。讨论、归纳。
完成反应的化学方程式:
①
②
③
④
⑤
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http://www.xiexiebang.com ⑥
【小结】
【板书】
二、脱水反应的本质
三、发生脱水反应的物质
四、脱水反应的类型
指出:将单官能团的性质运用于双官能团,这是对知识的迁移和应用,因此对于二元醇除上题的脱水形式外,分析判断还有没有其它形式的脱水?
思考。
乙二醇分子内脱二分子水、乙二醇分子间脱水生成高分子。【板书】
⑦二醇分子内脱2分子水生成乙炔
⑧二醇分子间脱水生成聚合物请同学写出这两个反应的化学方程式
⑦
⑧
【过渡】请大家分析下面物质是由什么物质怎样形成的?请写出原物质的结构式。【投影】
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http://www.xiexiebang.com ①
【问】反应的机理? 【继续投影】 ②CH3CH2OSO3H ③
④
⑤
⑥
⑦⑧
①是由高级脂肪酸R1COOH、R2COOH、R3COOH和甘油通过分子间脱去
3分子水,即酯化反应生成。
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http://www.xiexiebang.com 酸去羟基,醇去羟基氢。认真分析、讨论。
②由乙醇CH3CH2OH和硫酸H2SO4通过分子间脱去1分子水,生成硫酸氢乙酯。
③由丙三醇和硝酸通过分子间脱去3分子水,生成的三硝酸甘油酯。④是由乙二酸和2分子乙醇分子间脱去2分子水而生成的乙二酸二乙酯。⑤是2分子乙酸和1分子乙二醇分子间脱去2分子水而生成的二乙酸乙二酯。
⑥是由乙二酸和乙二醇分子间脱去1分子水生成的醇酸酯。⑦是由乙二酸和乙二醇分子间脱去2分子水生成的环酯。
⑧是由n个乙二酸和n个乙二醇分子间脱去n个分子水形成的聚酯。总结、归纳,边练习化学用语写化学方程式:
根据以上分析,请总结酸和醇反应(仅一元和二元)、酯化反应的不同脱水方式。【板书】(2)生成酯的脱水反应 ①一元羧酸和一元醇
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http://www.xiexiebang.com ②无机酸和醇,如HNO3与甘油 注意:无机酸去氢,醇去羟基。③二元羧酸和一元醇 ④一元羧酸和二元醇 ⑤二元羧酸和二元醇 A:脱一分子水 B:脱二分子水 C:脱n分子水
指出:
是纤维素与硝酸脱掉n分子水而生成的。
【启发】大家想一想:我们前边讨论了一个醇分子内含两个羟基可分子内互相脱水,那如果一个分子中既有羟基,也有羧基能不能互相脱水呢?如果能的话生成哪一类物质呢?
【板书】(3)含羟基的羧酸自身分子内脱水生成酯。思考、讨论。能,应生成环酯。请同学们完成下列两题: 1.
分子内脱水。
2.乳酸的结构简式为:
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写出它与乙酸、乙醇酯化的化学方程式及2分子乳酸相互反应的化学方程式。练习书写化学用语: 1.
2.【小结】请同学们小结羟基酸的各种脱水反应,并根据学生的小结板书。小结:
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http://www.xiexiebang.com ①羟基酸可自身分子内脱1分子水生成环酯。②羟基酸可分子间脱2分子水生成环酯。③羟基酸既可与酸又可与醇分别脱水生成酯。④羟基酸分子间也可脱去n个水,而生成高分子。
【启发】你所学过的知识中有哪类物质像羟基酸,有类似的脱水形式?它的分子中应有几种官能团?
指出:氨基酸同羟基酸有类似的脱水反应,当脱水成环时,一般生成五元环、六元环稳定。
请写出①
分子内脱水的化学方程式。
②分子间脱水的化学方程式。
回忆、思考、讨论。
分子中一定有两种官能团——氨基酸。理解、记忆。
①
②
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【启发引导】根据以上各种形式的脱水反应,我们总结一下其中有多少种成环的反应。【板书】(4)脱水成环的反应
①二元醇分子脱水反应生成环醚化合物。指出:二元醇由于分子内有两个羟基,因此在适当条件下可发生分子内或分子间的脱水反应,一般生成较稳定的五元环醚或六元环醚。
②多元羧酸可形成酸酐。
请写出 在一定条件下脱水的化学方程式。
③二元羧酸与二元醇酯化脱水生成环脂化合物。
如: 与乙二醇反应。
④含羟基的羧酸和含氨基的羧酸它们可以分子内、也可以分子间形成环状化合物。回忆、总结、归纳。练习:
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【板书】(5)其它形式的脱水反应 ①含氧酸分子内脱水:如H2CO3 ②含氧酸分子间脱水 如:磷酸分子间脱水 ③苯的硝化反应和磺化反应:
如: 的硝化,的磺化。
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http://www.xiexiebang.com 请大家回忆今天课的主要内容。
小结:今天我们围绕羟基的性质,复习归纳了脱水反应。有机物的脱水反应很多。①醇分子内脱水成烯烃(消去反应)。②醇分子间脱水成醚(取代反应)。③醉与羧酸间酯化生成酯。④羧酸与羧酸之间脱水生成酸酐。
⑤二元醇之间脱水可生成链状、环状或高分子化合物。
⑥二元醇和二元羧酸之间通过酯化的形式生成链状和环状的酯,也可缩聚成高分子化合物。
⑦羟基羧酸可自身脱水生成内酯,也可以生成链状、环状的酯,也可以生成高分子化合物。
⑧氨基酸也可自身脱水生成环状化合物,也可以生成链状,可以生成高分子化合物。
精选题
一、选择题
1.ag某有机物与过量钠反应得到VaL气体;ag该有机物与过量小苏打反应得同条件下的气体也是VaL,则此有机物是下列的
()
A.HO(CH2)2COOH B.
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http://www.xiexiebang.com C.
D.
2.下列哪种化合物能缩聚成高分子化合物
()
A.CH3—CH2Cl B.CH2=CH2
C.
D.CH2=CH—COOH
3.今有CH4O和C3H8O的烃的衍生物的混合物,在一定条件下脱水,可能得到的有机物的种类数为
()
A.5
B.6
C.7
D.8 4.尼龙-6是一种含有酰胺键
结构的高分子化合物,其结构可
能是
()
A.
B.
C.H2N—(CH2)5—CH3
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http://www.xiexiebang.com D.
5.分子式为C4H8O3的有机物,在浓H2SO4存在时具有下列性质:①能分别与乙醇及乙酸反应;②能生成一种无侧链的环状化合物;③能脱水生成一种且只能生成一种能使溴水褪色的有机物。则该有机物C4H8O3的结构简式是
()
A.HOCH2COOCH2CH3
B.CH3—CH(OH)—CH2—COOH C.HOCH2CH2CH2COOH D.CH3CH2CH(OH)COOH 6.某有机物的结构简式为,它可以发生反应的类
型有:①取代,②加成,③消去,④水解,⑤酯化,⑥中和,⑦氧化,⑧加聚,下列正确的有
()
A.①②③⑤⑥④ B.②③①⑥⑧ C.①②③⑤⑥⑦ D.③④⑤⑥⑦⑧
7.下列各有机物,在一定条件下,同种分子间能发生缩聚反应,且在适当条件下自身分子能形成环状结构的是
()
A.
B.CH2=CH—OH 亿库教育网
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http://www.xiexiebang.com C.
D.
8.某组成为C3H5O2Cl的纯净的含氯有机物A与NaOH水溶液共热,产物酸化后可得到分子组成为C3H6O3的有机物B,在适当条件下,每两分子的B可相互发生酯化反应,生成一分子C,那么C的结构不可能是()
A.CH3CH(OH)COOCH(CH3)COOH B.CH3CH(OH)COOHCH2CH2COOH C.
D.
9.常见的有机反应类型有:①取代反应,②加成反应,③消去反应,④酯化反应,⑤加聚反应,⑥缩聚反应,⑦氧化反应,⑧还原反应,其中可能在有机物分子中生成羟基的反应类型有
()
A.①②③④ B.⑤⑥⑦⑧ C.①②⑦⑧ D.③④⑤⑥
二、非选择题
10.已知戊醇(C5H12O)共有8种属于醇的同分异构体。请回答:
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http://www.xiexiebang.com(1)这些同分异构体中能氧化成醛的有4种,它们是:CH3(CH2)3CH2OH和(写结构简式)_____,______,_____。
(2)这些同分异构体脱水后可得______种烯烃。
(3)分子式为C5H12O的醇与分子式为C4H8O2的羧酸经酯化反应能生成______种酯。
11.α-氨基酸能与HNO2反应得到α-羟基酸,如:
试写出下列各变化中(a)(b)(c)(d)(e)五种有机物的结构简式:____。
答
案
一、选择题
1.B 2.C 3.C 4.A 5.C 6.C 7.C、D 8.B 9.C
二、非选择题
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(2)5(3)16,因为C5H12O有8种属于醇的结构,C4H8O2有2种属于羧酸的结构。
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第三篇:教案羟基官能团的性质与有机物的脱水反应
羟基官能团的性质与有机物的脱水反应
【板书】
一、羟基的性质:
【设问】我们知道醇、酚、羧酸分子结构中都有共同的官能团——羟基。想一想:
O—H键属哪一种类型的键?
这三类物质中氢原子的活泼性有什么不同? 而不同的原因又是怎样造成的?请举例分析说明。
思考回答:羟基中O—H键是一个强极性键,其中氢原子都具有一定的活泼性。例如:都可以与金属钠等活泼金属反应,但它们的剧烈程度不同,反应最剧烈的是酸,其次是酚、醇。造成氢原子的活泼性不同的原因是由于与羟基相连的基因吸引电子能力不同,由于吸引电子的能力是羰基>苯环>烷烃基。因此,羧酸的羟基中氢的活泼性最大,具有弱酸性;与苯环相连的羟基中的氢活泼性次之,酚具更弱的酸性;醇的羟基中氢的活泼性最小,醇不显酸性。
【投影】下列反应能否发生,能反应的请完成反应的化学方程式。乙醇与金属钠 苯酚与金属钠 乙醇与氢氧化钠 苯酚与氢氧化钠 醋酸与碳酸钠 苯酚与碳酸钠
2C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2 2C6H5OH+2Na→2C6H5ONa+H2 C2H5OH+NaOH→不反应
C6H5OH+NaOH→C6H5ONa+H2O
2CH3COOH+Na2CO3→2CH3COONa+CO2↑+H2O C6H5OH+Na2CO3→C6H5ONa+NaHCO3 【小结】(1)键断裂,可提供H+,使之与Na或NaOH反应,但由于与羟基相连的基团吸引电子的能力不同,其提供H+的能力有很大区别。
强化理解。
【投影】烃的羟基衍生物比较
【板书】酸性:CH3COOH>C6H5OH> H2CO3>H2O>C2H5OH 理解、记忆。
【启发回忆】羟基还具有什么性质?能发生什么类型的反应?请举例说明。回忆、思考。
羟基还可以结合氢原子生成水分子,即脱水反应。因此,含羟基的化合物一般能脱水生成其它类物质,如醇可发生分子内、分子间脱水,分别生成烯和醚;醇还可以与酸反应脱水生成酯类。
【投影】请完成下列典型脱水反应的化学方程式,并分析其反应的机理。指出反应类型。
乙醇分别发生分子内和分子间脱水反应。乙醇和乙酸的反应。练习书写并分析。
乙醇分子内脱水反应:消去反应
乙醇分子间脱水反应:取代反应
乙醇与乙酸分子间脱水反应:酯化反应
【评价】肯定和表扬学生的分析和书写。
碳氧键断裂,脱去羟基,表现为被其它官能团取代
或与分子内相邻碳原子上的氢结合脱去水(消去)成烯烃。
【过渡】下面我们就不同的脱水反应进行讨论。
【启发】首先回忆我们所学的有机化合物中,哪些类物质能发生脱水反应?应具备什么样的内在条件?
【小结】(2)回忆、归纳:一般分子内含羟基的化合物,如:醇、羧酸、蔗糖、氨基酸、无机含氧酸、纤维素等。
【再问】你能归纳出多少种脱水方式?又各生成哪类物质?
可两个羟基去一分子水,也可一个羟基与一个非羟基氢脱去一分子水;既可分子内,也可分子间;生成烯、醚、酯……等等。
【投影】请大家看例题,总结一下此题 中有多少种脱水方式。
例1 [1993年—35]烯键碳原子上连接的羟基中的氢原子,容易自动迁移到烯键的另一个碳原子上,形成较为稳定的碳基化合物:
有机分子内,有机分子间常可脱去水分子。下列反应图示中,就有6步可以看作是脱水反应。所有的反应条件和其它无机物都已略去。请从图中情景推断化合物为A、B、E、G的结构简式。
A是_____;B是____;
E是____;G(有6角环)是____。
根据学生的讨论发言板书,最后让学生完成反应的化学方程式,找出不同的类型放投影下展示,大家评定。
【板书】(1)醇的(一元、二元)脱水反应 ①一元羧酸与二元醇发生分子间脱水生成酯。②一元羧酸分子间脱水生成酸酐。③二元醇分子内脱去1分子水生成醛。④二元醇分子间脱去1分子水生成醇醚。⑤二元醇分子间脱去2分子水生成环醚。⑥醇醚分子内去1分子水生成环醚。讨论、归纳。
完成反应的化学方程式:
①
②
③
④
⑤
⑥
【小结】
【板书】
二、脱水反应的本质
三、发生脱水反应的物质
四、脱水反应的类型
指出:将单官能团的性质运用于双官能团,这是对知识的迁移和应用,因此对于二元醇除上题的脱水形式外,分析判断还有没有其它形式的脱水?
思考。
乙二醇分子内脱二分子水、乙二醇分子间脱水生成高分子。【板书】
⑦二醇分子内脱2分子水生成乙炔
⑧二醇分子间脱水生成聚合物请同学写出这两个反应的化学方程式
⑦
⑧
【过渡】请大家分析下面物质是由什么物质怎样形成的?请写出原物质的结构式。【投影】
①
【问】反应的机理? 【继续投影】 ②CH3CH2OSO3H ③
④
⑤
⑥
⑦⑧
①是由高级脂肪酸R1COOH、R2COOH、R3COOH和甘油通过分子间脱去
3分子水,即酯化反应生成。
酸去羟基,醇去羟基氢。认真分析、讨论。
②由乙醇CH3CH2OH和硫酸H2SO4通过分子间脱去1分子水,生成硫酸氢乙酯。
③由丙三醇和硝酸通过分子间脱去3分子水,生成的三硝酸甘油酯。④是由乙二酸和2分子乙醇分子间脱去2分子水而生成的乙二酸二乙酯。⑤是2分子乙酸和1分子乙二醇分子间脱去2分子水而生成的二乙酸乙二酯。
⑥是由乙二酸和乙二醇分子间脱去1分子水生成的醇酸酯。⑦是由乙二酸和乙二醇分子间脱去2分子水生成的环酯。
⑧是由n个乙二酸和n个乙二醇分子间脱去n个分子水形成的聚酯。总结、归纳,边练习化学用语写化学方程式:
根据以上分析,请总结酸和醇反应(仅一元和二元)、酯化反应的不同脱水方式。【板书】(2)生成酯的脱水反应 ①一元羧酸和一元醇
②无机酸和醇,如HNO3与甘油 注意:无机酸去氢,醇去羟基。③二元羧酸和一元醇 ④一元羧酸和二元醇 ⑤二元羧酸和二元醇 A:脱一分子水 B:脱二分子水 C:脱n分子水
指出:
是纤维素与硝酸脱掉n分子水而生成的。
【启发】大家想一想:我们前边讨论了一个醇分子内含两个羟基可分子内互相脱水,那如果一个分子中既有羟基,也有羧基能不能互相脱水呢?如果能的话生成哪一类物质呢?
【板书】(3)含羟基的羧酸自身分子内脱水生成酯。思考、讨论。能,应生成环酯。请同学们完成下列两题: 1.
分子内脱水。
2.乳酸的结构简式为:
写出它与乙酸、乙醇酯化的化学方程式及2分子乳酸相互反应的化学方程式。练习书写化学用语: 1.
2.小结:
①羟基酸可自身分子内脱1分子水生成环酯。
②羟基酸可分子间脱2分子水生成环酯。③羟基酸既可与酸又可与醇分别脱水生成酯。④羟基酸分子间也可脱去n个水,而生成高分子。
【启发】你所学过的知识中有哪类物质像羟基酸,有类似的脱水形式?它的分子中应有几种官能团?
指出:氨基酸同羟基酸有类似的脱水反应,当脱水成环时,一般生成五元环、六元环稳定。
请写出①
分子内脱水的化学方程式。
②分子间脱水的化学方程式。
回忆、思考、讨论。
分子中一定有两种官能团——氨基酸。理解、记忆。
①
②
【启发引导】根据以上各种形式的脱水反应,我们总结一下其中有多少种成环的反应。【板书】(4)脱水成环的反应
①二元醇分子脱水反应生成环醚化合物。指出:二元醇由于分子内有两个羟基,因此在适当条件下可发生分子内或分子间的脱水反应,一般生成较稳定的五元环醚或六元环醚。
②多元羧酸可形成酸酐。
请写出 在一定条件下脱水的化学方程式。
③二元羧酸与二元醇酯化脱水生成环脂化合物。
如: 与乙二醇反应。
④含羟基的羧酸和含氨基的羧酸它们可以分子内、也可以分子间形成环状化合物。回忆、总结、归纳。练习:
【板书】(5)其它形式的脱水反应 ①含氧酸分子内脱水:如H2CO3 ②含氧酸分子间脱水 如:磷酸分子间脱水 ③苯的硝化反应和磺化反应:
如: 的硝化,的磺化。
请大家回忆今天课的主要内容。
小结:今天我们围绕羟基的性质,复习归纳了脱水反应。有机物的脱水反应很多。①醇分子内脱水成烯烃(消去反应)。②醇分子间脱水成醚(取代反应)。③醉与羧酸间酯化生成酯。④羧酸与羧酸之间脱水生成酸酐。
⑤二元醇之间脱水可生成链状、环状或高分子化合物。
⑥二元醇和二元羧酸之间通过酯化的形式生成链状和环状的酯,也可缩聚成高分子化合物。
⑦羟基羧酸可自身脱水生成内酯,也可以生成链状、环状的酯,也可以生成高分子化合物。
⑧氨基酸也可自身脱水生成环状化合物,也可以生成链状,可以生成高分子化合物。
精选题
一、选择题
1.ag某有机物与过量钠反应得到VaL气体;ag该有机物与过量小苏打反应得同条件下的气体也是VaL,则此有机物是下列的
()
A.HO(CH2)2COOH B.
C.
D.
2.下列哪种化合物能缩聚成高分子化合物
()
A.CH3—CH2Cl B.CH2=CH2
C.
D.CH2=CH—COOH
3.今有CH4O和C3H8O的烃的衍生物的混合物,在一定条件下脱水,可能得到的有机物的种类数为
()
A.5
B.6
C.7
D.8 4.尼龙-6是一种含有酰胺键
结构的高分子化合物,其结构可
能是
()
A.
B.
C.H2N—(CH2)5—CH3
D.
5.分子式为C4H8O3的有机物,在浓H2SO4存在时具有下列性质:①能分别与乙醇及乙酸反应;②能生成一种无侧链的环状化合物;③能脱水生成一种且只能生成一种能使溴水褪色的有机物。则该有机物C4H8O3的结构简式是
()
A.HOCH2COOCH2CH3
B.CH3—CH(OH)—CH2—COOH C.HOCH2CH2CH2COOH D.CH3CH2CH(OH)COOH 6.某有机物的结构简式为,它可以发生反应的类
型有:①取代,②加成,③消去,④水解,⑤酯化,⑥中和,⑦氧化,⑧加聚,下列正确的有
()
A.①②③⑤⑥④ B.②③①⑥⑧ C.①②③⑤⑥⑦ D.③④⑤⑥⑦⑧
7.下列各有机物,在一定条件下,同种分子间能发生缩聚反应,且在适当条件下自身分子能形成环状结构的是
()
A.
B.CH2=CH—OH
C.
D.
8.某组成为C3H5O2Cl的纯净的含氯有机物A与NaOH水溶液共热,产物酸化后可得到分子组成为C3H6O3的有机物B,在适当条件下,每两分子的B可相互发生酯化反应,生成一分子C,那么C的结构不可能是()
A.CH3CH(OH)COOCH(CH3)COOH B.CH3CH(OH)COOHCH2CH2COOH C.
D.
9.常见的有机反应类型有:①取代反应,②加成反应,③消去反应,④酯化反应,⑤加聚反应,⑥缩聚反应,⑦氧化反应,⑧还原反应,其中可能在有机物分子中生成羟基的反应类型有
()
A.①②③④ B.⑤⑥⑦⑧ C.①②⑦⑧ D.③④⑤⑥
二、非选择题
10.已知戊醇(C5H12O)共有8种属于醇的同分异构体。请回答:
(1)这些同分异构体中能氧化成醛的有4种,它们是:CH3(CH2)3CH2OH和(写结构简式)_____,______,_____。
(2)这些同分异构体脱水后可得______种烯烃。
(3)分子式为C5H12O的醇与分子式为C4H8O2的羧酸经酯化反应能生成______种酯。
11.α-氨基酸能与HNO2反应得到α-羟基酸,如:
试写出下列各变化中(a)(b)(c)(d)(e)五种有机物的结构简式:____。
答
案
一、选择题
1.B 2.C 3.C 4.A 5.C 6.C 7.C、D 8.B 9.C
二、非选择题
10.(1)
(2)5(3)16,因为C5H12O有8种属于醇的结构,C4H8O2有2种属于羧酸的结构。
11.
第四篇:高三物理第二轮复习教案(第六讲 作图)
第六讲
作图
一、特别提示
解答物理问题通常有解析、论述、作图和列表等基本方法。作图是最重要的数学工具之一,也是考查的能力范围。在解答作图题时,要特别注意:
(1)仔细审题,按要求作图。例如,在平面镜成像作图时,为快速准确作图,通常采用对称性作图,一般不直接根据光的反射定律作图;
(2)具体作图时,每一步骤都要有依据。例如,物体运动时速度、合外力和轨迹三者间必须满足一定的位置关系,而不能随意乱画;
(3)在读图时要善于发现图中的隐含条件。例如,物理图象的纵、横截距、斜率和面积以及曲线间平行、相交、重合的关系,有时几个不同的物理图象从不同侧面描述同一物理过程时更要理解它们之间的联系和区别;
(4)作图时还要注意规范性要求,不要随意。例如,是实线还是虚线,是否应标明箭头方向,还是用斜线表示特殊的区域;并注意特殊符号(如电学元件)的正确运用;
(5)用作图法处理实验数据时,要理解所谓“拟合曲线”的意义,如何筛选、描线直接影响结果的准确性,同时也是能力具体体现之一。
二、典型例题
题
1一辆汽车在恒定的功率牵引下,在平直公路上由静止出发,经4min的时间行驶1.8km,则在4min末汽车的速度()
A、等于7.5m/s
B、大于7.5m/s
C、等于15m/s
D、15m/s 解析
汽车在恒定功率下由静止启动是加速度越来越小的变加速运动,很难通过运动方程求瞬时速度,一般的方法是由动能定理求出动能、再求速度但这必须要知道牵引力、阻力所做的功。而现在这些条件都未知,但在恒定功率下,其4min内的平均速度vs7.5m/s,由于加速度变小,所以末速度tvtv,同时由于位移关系vt2v,其vt图象如图,为一上凸的曲线。打斜线部分“面积”相等,即位移为1.8km7.5460m,如果vt7.5m/s,则位移s1.8km;而vt15m/s则位移s1.8km,故7.5m/svt15m/s,正确选项是BD。
A、○V1、○V2分别为理想的电流表和电压表,题
2电路如图8-2,○R1、R2分别为定值电阻和可变电阻,电池E内阻不计,A读数之比等于R1 V1读数与○A、R1不变时,○
A读数之比等于R1 V1读数与○B、R2不变时,○
A读数变化量之比的绝对值V2读数的变化量与○C、R2改变一定量时,○等于R1
A读数变化量之比的绝对值V1读数的变化量与○D、R2改变一定量时,○等于R1
V1、○V2分别测出R1、R2两端电压,解析:由题高,○A测出通过R1、○R2的电流,因此:
U1IR1、U2IR
2且U1U2E,当R2为某一值时,R1、R2的伏安特性曲线如图(a)所示(如R1>R2),在图中,U1U2E的关系很难表示出来,如果,将R2的伏安特性曲线的横轴反向,即U轴向左,如(b)图,再把a、b两图按U1U2E的关系画在(2)图中,那末电流、电压关系就非常直观了。特别是可变电阻R2改变一定量时(如增大为R2')
U2U1U1U1U;电流变为I,增大III,如图(C)U2U2所示,显然,满足。
R1U1UU1U2
故正确选项是BCD IIII题
3把一个“10V、5W”的用电器B(纯电阻)接到这一电源上,A消耗的功率是2W;换另一个“10V、5W”的用电器B(纯电阻)接到这一电源上,B实际消耗的功率可能小于2W吗?若有可能则条件是什么?
解析:用电器A、B的电阻分别为
U2U220 RA50
RBPBPA由于RBRA,所以B接入电路时,电压U10V,PB<5W,但能否小于2W呢? A接入时:PA[PrE2]RA2W
则E(PAr)A[10]V
RA5RBr换上B后,由题设PB[E2]RBPA
则r1010
RBr可见,条件是E[10]V;r1010即可。
如果,从电源做伏安特性曲线EUIr来看,当PAPB时,有临界内阻rsr5RARB1010,及临界电动势Es(10210)V,由于PA2W不变,当PAPB、PB20时,其解在PB伏安特性曲线的OP段(如图)之内,因为A、B消耗的功率是U-I图象中的“面积”;在过Q点,又过OP线段的E、r即为所求,可见,本题的所有解就是EEs、rrs的电源。
题
4如图所示,a、b、c是匀强电场中的三点,这三点构成等
边三角形,每边长L21cm,将一带电量q2106C的电荷从a点移到b点,电场力W11.2105J;若将同一点电荷从a点移到c点,电场力做功W16106J,试求场强E。
解析
匀强电场中电场线、等势面的作图是描述电场、理解电场属性的重要方法,由题意电荷由a到b、由a到c电场力做功分别为:
WabqUab、WacqUac
可得UabWabW6V;Uacac3V qq若设电热b0、则a6V、c9V;可将cb三等分,1cb,于是d6V即ad,过ad可作等势面,如3图8-6所示,为了便于求场强E过a作电场线E,并过c作ad的平行线。在acd中,acd60、cad和使cdadc180(60)
由正弦定理:cdac
可解sin sinsin(60)故场强EUac200V/m,显然,若不能正确作图很难求出场强。
arcsin题
5如图,xoy坐标系中,将一负检验电荷Q由y轴上的a点移至x轴上的b点时,需克服电场力做功W;若从a点移至x轴上的c点时,也需克服电场力做功W。那么关于此空间存在的静电场可能是:
A、存在场强方向沿y轴负方向的匀强电场
B、存在场强方向沿x轴正方向的匀强电场
C、处于第I象限某一位置的正点电荷形成的电场 D、处于第IV象限某一位置的负点电荷形成的电场
解析
由题意-q由a分别到b、c克服电场力做功均为W,即即电势abc,WabqUabWacqUac、Wab0、q0,易知若为匀强电场,则场强方向沿y轴负向,即A项正确。若为点电荷电场,由bc,可作bc之中垂线L1;若ab,则可作ab之中垂线L2,L1、L2交点为P(xP,yP)(如图所示)。当由正点电荷形成电场时,ab只须在L1上的点到a的距离小于到b(c)的距离即可,显然,该点坐标(x,y)满足:
xxp、yyp,分布在L1的P点以上(不包括P点)。
而由负点电荷形成电场时,则要该点在L1上,且到a的距离大于到b(c)的距离,其坐标(x,y)满足:xxp、yyp,分布在L1的P点以上(不包括P点)。
通过作图不但直观、形象而且准确地给出了解的范围,其实关于场的问题本来就是空间的问题,而对场的了解必须运用作图的工具。
第五篇:7高三物理第二轮复习教案(第七讲 论述题)
第七讲
论述题
一、特别提示
提高综合应用能力,要加强表达、叙述能力的训练,通过对论述题的分析和练习,克服解决物理问题时存在的:表达不清、叙述无理、论证无据等各种问题,学会使用本学科的语言来表达问题,进行交流,培养分析、逻辑推理能力,从而形成物理学科的意识和思想。
1、论述题的特点
论述题的特点主要体现在解题过程的表达要求上,即在对物理现象、物理过程的分析中,要求运动物理规律,用简洁、准确、清晰的语言对分析过程进行表达,在做出判断的同时,说明判断根据,也就是说不单要说明是什么,而且要说清楚为什么。
2、论述题的解法
解答论述题所用的分析方法和解答其它类型(选择、计算题型)的题目没有什么差别,但需有解题过程中的分析和表达,也就是说,对于论述题,除了要能够正确进行解答之外,一些必要的文字说明一定要有,《考试说明》明确要求学生“能够根据已知的知识和所给物理事实、条件,对物理问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断,并能把推理过程正确地表达出来。”
因此,解答论述题,一般可按以下步骤进行:(1)根据题给条件,画出草图分析,明确题意。
(2)对题目中的物理现象,涉及的物理模型,发生的物理过程,进行简要的文字说明和进行必要的数学推导,具体说明每步的依据,从而得出结论或论证所需要的数学表达式。
(3)对导出的结果进行分类讨论,最后得出完整的结论。不同类型的论述题,其出题的意图不同,解题的要求也有所区别。同学们可以在平时学习、练习中加以体会。
二、典型例题
题
1如图9-1,是利用高频交变电流焊接自行车零件的原理示意图,其中外圈A是通高频交流电的线圈,B是自行车的零件,a是待焊接的接口,接口两端接触在一起,当A中通有交流电时,B中会产生感应电动势,使得接口处金属熔化而焊接起来。(1)为什么在其它条件不变的情况下,交流电频率越高,焊接越快?(2)为什么焊接过程中,接口a处已被熔化而零件的其它部分并不很热?
分析和证明
(1)交流电频率越高,磁通量变化率越大。
由法拉第电磁感应定律可知:感应电动势和感应电流都变大,产生的热功率越大;焊接越快。
(2)因为接口处电阻大,串联电路中电流处处相等,电阻大的地方产生的热量多,可将接口处熔化而零件的其它部分并不很热。
评析
这是一道简答论述题。可以像问答题,判断某一说法的对错,进而叙述理由。它要求运用物理知识和规律对某个问题或某种观点进行简明扼要回答,或加以简洁的解释。
题
2试在下述简化情况下,由牛顿定律和运动学公式导出动量守恒定律的表达式:系统是两个质点,相互作用力是恒力,不受其他力,沿直线运动,要求说明推导过程中每步的根据,以及公式中各符号和最后结果中各项的意义。
分析和证明
设m1和m2分别表示两质点的质量,F1和F2分别表示它们所受作用力,a1和a2分别表示它们的加速度,t1和t2分别表示F1和F2作用的时间,v1和v2分别表示它们相和v2分别表示末速度,根据牛顿第二定律,互作用过程中的初速度,v1有:F1m1a1,F2m2a2 由加速度的定义可知:a1v1v1vv2,a22 t1t2v1),F2t2m2(v2v2)分别代入上式,可得:F1t1m1(v1根据牛顿第三定律,有F1F2,t1t2
m2v2 代入并整理后,最终可得:m1v1m2v2m1v1和m2v2为两质点的末动量,这就是动量守恒其中m1v1和m2v2为两质点的初动量,m1v1定律的表达式。
评析
本题是一道推导证明题。首先要对所引用字母符号的物理意义加以具体说明,在推导过程中每一步都要针对性的给出依据、说明理由,最后按题目要求用文字说出最后结果中各项的意义。因此,在学习物理概念和规律时不能只记结论,还须弄清其中的道理,知道物理概念和规律的由来。
题
3一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R(比细管的半径大得多)。在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点)。A球的质量为m1,B球的质量为
m2,它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度为v0,设A球运动到最低点时,B球恰好运动到最高点,证明:
若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m1,m2,R与v0应满足的关系式是:
2v0(m15m2)g(m1m2)0。
R分析和证明
根据题意,想象出此时物理情意如图9-2。因为轨道对在最高点B的作用力方向可以向上也可以向下,故先对A球受力分析(见图),由牛顿第三定律可知,A球对圆管的压力向下。为使两球作用于圆管的合力为零,B球对圆管的作用力只能向上,不然合力就不会为零,所以轨道对B球的作用力方向,由牛顿第三定律可知是向下的。于是可以证明:
22v0v0对A由Fma有N1m1gm1所以N1m1gm1
RR2v2对B有N2m2gm2
R 由机械能守恒定律得
1122m2v0m2v2m2g2R 2222v0v2把vv4gR
代入N2m2gm2得N2m25m2g
RR222122v0v0据题意有N1N2,则m1gm1m25m2g
RR2v0即(m15m2)g(m1m2)0
R评析
本题的思路是“由因导索”,实行顺向证明,即由题设已知条件出发,运用已知规律推导所要证明的结果,叫顺证法。
题
4如图9-3所示,滑块A、B的质量分别为m1与m2,且m1m2,由轻质弹簧相连接,置于光滑的水平面上,用一轻绳把两滑块拉至最近,使弹簧处于最大压缩状态后绑紧,两滑块一起以恒定的速度v0向右滑动。突然轻绳断开,当弹簧伸长至本身的自然长度时,滑块A的速度正好为零。问在以后的运动过程中,滑块B是否会有速度等于零的时刻?试通过定量分析讨论,证明你的结论。
分析和证明
B的速度不会为零。
假设某时刻B的速度为零,设此时滑块A的速度为v1,由动量定律得
(m1m2)v0m1v
1①
此时系统的机械能为E1(重力势能为零),动能为EKA,弹性势能为Ep1 E1=EKA+Ep1
② EKA=m1v1
③
由题意知,当A的速度为零时,弹性势能Ep2=0。设此时B的速度为v,则B的动能为:2EKB1m2v12 ④ 2此时系统的机械能为:E2=EKB+Ep
2⑤ 由动量守恒定律得:(m1m2)v0m2v⑥ 由机械能守恒定律得E1=E2 ⑦ 由以上各式联立得:
22(m1m2)2v0(m1m2)2v0Ep1
⑧
2m12m2由于Ep10,由上式可得出m2m1,这与题没给定的条件m1m2相矛盾,故假设不 成立,即有:B的速度不会为零。
评析
此题顺向证明过程较为复杂,可采用反证法。先假定所要证明的结论不成立,由此通过合理的逻辑推导而导出矛盾,从而说明假设不对,肯定原结论正确。
题
3如图9-4所示,弹簧的一端固定在墙上。另一端连结一质量为m的木块,今将木块向右拉开一位移L后释放,木块在有摩擦的水平地面上减幅振动。弹簧第一次恢复原长时,木块速度为v0,试讨论:木块在整个振动过程中出现速度为v0的位置有几个。
分析和证明
在整个振动过程中出现速度为v0的位置有,且只有2个。
放手后,木块在水平方向上的弹力和摩擦力同时作用下,先向左作加速度变小的加速运动。后向左作加速度变大的减速运动。在原平衡位置右侧x0处(kx0mg),一定存在一加速度为零的位置,此位置向左的速度最大。根据速度变化必须是连续的原理可知,既然左侧有一v0,其右侧也一定存在一v0的位置。
此后的运动,可从能量角度分析不会再有v0的位置出现。
因为在弹簧第一次恢复原长,木块速度为v0时,系统振动的能量EEk12mv0,此后2的运动仍属阻尼振动,由于摩擦的作用振动能量不断减小,EE,设此后振动中任一时刻的速率为vx,即1212 mvxEpmv022所以vx必小于v0,且不断变小,直至停止振动为止。
评析
此题属判断叙述类:根据题设的条件和基础知识,对某一物理现象、过程或结论,作出正确与否的判断。可以像计算题中的过程分析,用文字和物理公式分层次有条理地表达出来。
题
4如图9-5所示,足够长的水平绝缘杆MN,置于足够大的垂直纸面向内的匀强磁场中,磁场的磁感强度为B,一个绝缘环P套在杆上,环的质量为m,带电量为q的正电荷,与杆间的动摩擦因数为,若使环以初速度v0向右运动,试分析绝缘环克服摩擦力所做的功。
分析和证明
当绝缘环以初速度v0向右运动时,环受重力mg、洛仑兹力fqBv0及杆的弹力N。由于N的大小、方向与重力和洛仑兹力大小有关,会约束水平方向的摩擦力变化,从而使绝缘环的最终运动可能有三种情况:
(1)若开始时qBv0mg,即v0mg,由于N=0,绝缘环不受摩擦力作用,做匀速直qB线运动。绝缘环克服摩擦力所做的功Wf10。
(2)若开始时qBv0mg,即v0mg,N方向向上,绝缘环受杆摩擦力作用,做加速qB度变小的减速运动,直至静止。绝缘环克服摩擦力所做的功Wf2(3)若开始时qBv0mg,即v012mv0。2mg,N方向向下,绝缘环受杆摩擦力作用,做减qB速直线运动,洛仑兹力f不断减小,当qBv0mg时,N=0,绝缘环不受摩擦力作用,做匀速直线运动,即最终速度vmg。绝缘环克服摩擦力所做的功: qBWf312121mg2mv0mvm[v0()2]。222qB评析
本题可根据题设的条件和基础知识,通过某一物理现象的分析,作出相应的判断,对导出的结果进行较为完整的分类讨论。主要培养思维的深度和广度,提高判断应用能力。