江苏省常熟市梅李中学高中物理 《5.3 机械能守恒定律》教案 新人教版必修1.doc

江苏省常熟市梅李中学物理必修一【预习内容】1、重力势能：物体由于受到重力而具有的跟物体和地球的 有关的能量，叫做重力势能。表达式：ep= 单位： 符号： 重力势能是 (标、矢)量。选不同的 ，物体的重力势能的数值是不同的。2、重力做正功时，重力势能 ， 的重力势能等于 ，克服重力做功（重力做负功）时，重力势能 ， 的重力势能等于 。重力所做的功只跟初位置的 和末位置的 有关，跟物体运动的路径 。3、弹性势能：物体由于弹性形变而具有的与它的 有关的势能，叫弹性势能。物体的弹性形变量越大，弹性势能越 。4、机械能： 和 统称机械能，即e= 。5、机械能守恒定律在只有 做功的情形下，物体的 和 发生相互转化，机械能的总量 ，这就是机械能守恒定律。机械能守恒定律的表达式为： 。在只有弹力做功情形下，物体的 和 相互转化，机械能的总量 ，即机械能守恒。6、应用机械能守恒定律的解题思路（1）确定研究系统（通常是物体和地球、弹簧等）和所研究的过程。（2）进行受力分析，确认是否满足守恒的条件。（3）选择零势能参考面（点）。（4）确定初、末状态的动能和势能。（5）根据机械能守恒定律列方程求解。7、应用机械能守恒定律应该注意（1）必须准确地选择系统，在此基础上分析内力和外力的做功情况；（2）必须由守恒条件判断系统机械能是否守恒；（3）必须准确地选择过程，确定初、末状态；（4）写守恒等式时应注意状态的同一性。【典型例题】hv0hb题型1 单个物体的机械能守恒问题【例1】如图所示，在水平台面上的a点，一个质量为m的物体以初速度被抛出，不计空气阻力，求它到达b点时速度的大小。(尝试分别用动能定理和机械能守恒定律列式求解)【例2】长为l的轻绳一端固定在o点,另一端拴一个小球,把绳拉成水平伸直,由静止释放小球,绳转过角时,碰到a点的固定长钉,小球将以a为圆心继续在竖直平面内做圆周运动,如图所示,求若要使小球能经过最高点b,oa之间的距离d应满足的条件.题型2 系统的机械能守恒问题【例3】如图所示，轻质弹簧竖直放置在水平地面上，它的正上方有一金属块从高处自由下落，从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中（ ）a、重力先做正功，后做负功 b、弹力没有做正功c、金属块的动能最大时，弹力与重力相平衡d、金属块的动能为零时，弹簧的弹性势能最大【例4】一个质量m=0.20 kg的小球系于轻质弹簧的一端,且套在光滑竖立的圆环上,弹簧的另一端固定于环的最高点a,环的半径r=0.5 m,弹簧的原长l0=0.50 m,如图所示.若小球从图中所示位置b点由静止开始滑动到最低点c时,弹簧的弹性势能ep=0.60 j.(g=10 m/s2).求:(1)小球到c点时的速度vc的大小.(2)若弹簧的劲度系数为4.8 n/m,小球在c点时对环的作用力的大小和方向.【例5】如图所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角=30,另一边与地面垂直,顶上有 一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块a、b连接,a的质量为4m,b的质量为m,开始时将b按在地面上不动,然后放开手,让a沿斜面下滑而b上升.物块a与斜面间无摩擦.设当a沿斜面下滑距离l后,细绳突然断了,求物块b上升的最大距离h.题型3 情景建模【例6】如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成:水平直轨ab,半径分别为r1=1.0 m和r2=3.0 m的弧形轨道,倾斜直轨cd长为l=6 m,ab、cd与两圆形轨道相切,其中倾斜直轨cd部分表面粗糙,动摩擦因数为,其余各部分表面光滑.一质量为m=2 kg的滑环(套在滑轨上),从ab的中点e处以v0=10 m/s的初速度水平向右运动.已知=37(g取10 m/s2)求:(1)滑环第一次通过o2的最低点f处时对轨道的压力.(2)滑环通过o1最高点a的次数.(3)滑环克服摩擦力做功所通过的总路程.【巩固与提高】1.下列几种情况,系统的机械能守恒的是 ( )a.图(a)中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动b.图(b)中运动员在蹦床上越跳越高c.图(c)中小车上放一木块,小车的左侧有弹簧与墙壁相连.小车在左右振动时,木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)d.图(c)中如果小车振动时,木块相对小车有滑动2.（2009黄冈模拟）半径为r的圆桶固定在小车上,有一光滑小球静止在圆桶的最低点,如图所示.小车以速度v向右匀速运动.当小车遇到障碍物突然停止,小球在圆桶中上升的高度可能为 （ ）a.等于 b.大于 c.小于 d.等于2r3.如图所示,细绳跨过定滑轮悬挂两物体m和m,且mm,不计摩擦,系统由静止开始运动过程中( ) a.m、m各自的机械能分别守恒 b.m减少的机械能等于m增加的机械能c.m减少的重力势能等于m增加的重力势能d.m和m组成的系统机械能守恒4.下列四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图a、b、c中斜面是光滑的,图d中的斜面是粗糙的,图a、b中的f为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图a、b、d中的木块向下运动,图c中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是 ( ) 5.在一种叫做“蹦极跳”的运动中,质量为m的游戏者身系一根长为l、弹性优良的轻质柔软橡皮绳,从高处由静止开始下落1.5l时到达最低点,若在下落过程中不计空气阻力,则从橡皮绳开始拉紧,到游戏者到达最低点的过程中,以下说法错误的是 ( ) a.速度先增大后减小 b.加速度先减小后增大c.动能增加了mgl d.重力势能减少了mgl6.(2009济宁统考)一块质量为m的木块放在地面上,用一根弹簧连着木块,如图所示,用恒力f拉弹簧,使木块离开地面,如果力f的作用点向上移动的距离为h,则 ( )a.木块的重力势能增加了mgh b.木块的机械能增加了fhc.拉力所做的功为fh d.木块的动能增加了fh7.(2008上海8)物体做自由落体,ek代表动能,ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面,下列所示图象中,能正确反映各物理量之间关系的是( ) 8.(2008全国18)如图所示,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球a和b.a球质量为m,静置于地面;b球质量为3m,用手托住,高度为h,此时轻绳刚好拉紧.从静止开始释放b后,a可能达到的最大高度为 ( ) a.h b.1.5h c.2h d.2.5h9.(09上海)小球由地面竖直上抛，上升的最大高度为h，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离地高度h处，小球的动能是势能的两倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的两倍，则h等于（ ）a.h/9b.2h/9c.3h/9d.4h/910.如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道和与之相切的 圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为r.一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动.要求物块能通过圆形轨道最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度).求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围.rabcv0r11.如图所示，光滑圆管形轨道ab部分平直，bc部分是处于竖直平面内半径为r的半圆，圆管截面半径rr，有一质量为m，半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管。（1）若要小球能从c端出来，初速度v0多大？（2）在小球从c端出来的瞬间，对管壁的压力有哪几种典型情况，初速度各应满足什么条件？12.某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示，赛车从起点a出发，沿水平直线轨道运动l后，由b点进入半径为r的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到c点，并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg，通电后以额定功率p=1.5w工作，进入竖直轨