《（高一物理）第08章第04节机械能守恒教案03 人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（高一物理）第08章第04节机械能守恒教案03 人教版（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七节 机械能守恒定律的应用 教学目标:1知道应用机械能守恒定律解题的步骤2明确应用机械能守恒定律分析问题的注意点3理解用机械能守恒定律、动能定理、动量守恒定律综合解题的方法教学重点：机械能守恒定律的应用教学难点：判断被研究对象在经历的研究过程中机械能是否守恒，在应用时要找准始末状态的机械能教学方法：复习、讨论、总结、巩固练习。教学过程 一、复习、总结1机械能守恒定律的内容及守恒的条件是什么?在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变；在只有弹力做功的情形下，物体的动能和弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变.2机械能守恒定律的数学表达形式是什么?第
2、一种：+=+即半初态的机械能等于初动态的机械能.第二种：Ek增=EP减 （Ek减=EP增） 即动能的增加量等于重力势能的减小量3应用机械能守恒定律解题的步骤是什么？（1）根据题意选取研究对象（物体或系统）；（2）分析研究对象在运动过程中的受力情况以及各力做功的情况，判断机械能是否守恒；（3）确定运动的始末状态，选取零势能面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能；（4）根据机械能守恒定律列出方程进行求解节课我们来学习机械能守恒定律的应用板书：机械能守恒定律的应用二、例题分析【例1】质量为的物体，在距地面高处以g/3的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是A.物体重力势能减少B.物体的机械
3、能减少C.物体的动能增加D.重力做功mgh【例2】长l=80cm的细绳上端固定，下端系一个质量m100g的小球。将小球拉起至细绳与竖立方向成60角的位置，然后无初速释放。不计各处阻力，求小球通过最低点时，细绳对小球拉力多大？取g=10m/s2。提出问题，引导学生分析思考：（1）释放后小球做何运动？通过最低点时，绳对小球的拉力是否等于小球的重力？ （2）能否应用机械能守恒定律求出小球通过最低点时的速度？ 归纳学生分析结果，明确： （1）小球做圆周运动，通过最低点时，绳的拉力大于小球的重力，此二力的合力等于小球在最低点时所需向心力； （2）绳对小球的拉力不对小球做功，运动中只有重力对球做功，小球机
4、械能守恒。 例题求解过程： 小球运动过程中，重力势能的变化量，此过程中动能的变化量。机械能守恒定律还可以表达为 即 整理得 在最低点时，有 在最低点时绳对小球的拉力大小为【例3】小球沿光滑的斜轨道由静止开始滑下，并进入在竖直平面内的离心轨道运动，如图所示，为保持小球能够通过离心轨道最高点而不落下来，求小球至少应从多高处开始滑下？已知离心圆轨道半径为R，不计各处摩擦。 提出问题，引导学生思考分析： （1）小球能够在离心轨道内完成完整的圆周运动，对小球通过圆轨道最高点的速度有何要求？ （2）从小球沿斜轨道滑下，到小球在离心轨道内运动的过程中，小球的机械能是否守恒？ （3）如何应用机械能守恒定律解决
5、这一问题？如何选取物体运动的初、末状态？ 归纳学生分析的结果，明确： （l）小球能够通过圆轨道最高点，要求小球在最高点具有一定速度，即此时小球运动所需要的向心力，恰好等于小球所受重力； （2）运动中小球的机械能守恒； （3）选小球开始下滑为初状态，通过离心轨道最高点为末状态，研究小球这一运动过程。 例题求解过程： 取离心轨道最低点所在平面为参考平面，开始时小球具有的机械能。通过离心轨道最高点时，小球速度为v，此时小球的机械能为。根据机械能守恒定律E1=E2，有 小球能够通过离心轨道最高点，应满足mg 由以上两式解得h5R/2【例4】如图所示，带有光滑的半径为R的圆弧轨道的滑块静止在光滑的水平面
6、上，此滑块的质量为M，一只质量为m的小球由静止从A放开沿轨道下落，当小球从滑块B处水平飞出时，求下列两种情况下小球飞出的速度(1)滑块固定不动；(2)滑块可以在光滑的水平面上自由滑动提出问题：a:在本题的两问中物体和滑块运动时是否受到摩擦力的作用?b:两问中，小球的机械能是否守恒?为什么?c:如果不守恒，那么又该如何求解?学生分组讨论抽查讨论结果：学生甲：由于轨道和水平地面均光滑，所以小球和滑块在运动过程中均不受摩擦力的作用； 学生乙：在第一种情况下，小球要受到重力mg和滑块对小球的弹力的作用，且只有小球的重力做功，故小球的机械能守恒.第二种情况下，小球下滑时，重力势能减少，同时小球和滑块的动
7、能都增加，所以小球的机械能不守恒对于第3个问题，学生得不到正确的结果，教师可以进行讲解点拨：在第二种情况下，小球的重力势能减小，同时小球和滑块的动能增加，据能的转化和守恒得到：小球重力势能的减小等于小球和滑块动能的增加 ，得到上述关系后，即可求解.用多媒体逐步展示解题过程解：a:当滑块固定不动时，小球自滑块上的A点开始下滑的过程中，小球要受到重力mg和滑块对小球的弹力的作用，而做功的只有小球的重力，故小球的机械能守恒，设小球从B飞出时的水平速度为v,以过B处的水平面为零势能面，则小球在A、B两处的机械能分别为mgR和据机械能守恒定律有：mgR可得到，.b:据机械能守恒定律可知：小球重力势能的减
8、少等于小球和滑块动能的增加，即mgR=+又因为小球和滑块构成的系统在水平方向上合外力为零，故系统在水平方向上动量也守恒，以小球飞出时速度v1的方向为正方向：据动量守恒定律有：mv1Mv2解上面两式得出：v1 即：此时小球飞出的速度大小为师问：同学们，本题中的第1问还有其他求解方法吗?学生充分讨论后，抽查解答学生答：还可以用动能定理求解：小球从A到B下滑的过程中，小球的重力做的功mgR也就是小球的合外力的功(轨道对小球的弹力不做功)，因而利用动能定理也可以建立方程：mgR=，解出=.教师总结：能用机械能守恒定律解的题一般都能用动能定理解决而且省去了确定是否守恒和选定零势能面的麻烦，反过来，能用动
9、能定理来解决的题却不一定都能用机械能守恒定律来解决，在这个意义上讲，动能定理比机械能守恒定律应用更广泛更普遍 三、巩固练习1.如图所示，桌面高度为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，小球落到地面前的瞬间的机械能应为 A.mgh B.mgH C.mg(H+h) D.mg(H-h)2.一根长为L的均匀绳索一部分放在光滑水平面上，长为 L的另一部分自然垂在桌面下，如图所示，开始时绳索静止，释放后绳索将沿桌面滑下，求绳索刚滑离桌面时的速度大小参考答案：1. 四、小结通过本节课的学习，我们知道了：1.应用机械能守恒定律解题的基本步骤：根据题意，选取研究对象(
10、物体或相互作用的物体系)；分析研究对象在运动过程中所受各力的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件；若符合定律成立的条件，先要选取合适的零势能的参考平面，确定研究对象在运动过程的初、末状态的机械能值；据机械能守恒定律列方程，并代入数值求解2.在只有重力和弹力做功的条件下，可应用机械能守恒定律解题，也可以用动能定理解题，这两者并不矛盾，前者往往不分析过程的细节而使解答过程显得简捷，但后者的应用更具普遍性五、板书设计机械能守恒定律的应用解题步骤特点确定研究对象 对研究对象进行受力分析，弄清物体所受各力做功情况，是否只有重 力及弹力做功，是否符合机械能守恒的条件 选取零势面，明确初、末状态的机械能 列方程求解，对结果进行必要的讨论和说明. 应用机械能守恒定律解题，只须考虑运动的初状态和末状态，不必虑两个状态之间的过程细节.若系统中只有重力（弹力）做功，而无外力做功，系统的机械能守恒 六、作业：创新设计 P64 习题110
