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文档简介

亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载7、6 机械能守恒定律一、教学目标1掌握机械能守恒的条件2掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。二、重点、难点分析 1机械能守恒定律是本章教学的重点内容,本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件;能够正确分析物体系统所具有的机械能;能够应用机械能守恒定律解决有关问题。 2分析物体系统所具有的机械能,尤其是分析、判断物体所具有的重力势能,是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到,物体重力势能大小与所选取的参考平面(零势面)有关;而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时,应先确定参考平面。 3能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到,从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一;同时进一步明确,在对问题作具体分析的条件下,要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。三、教具 演示物体在运动中动能与势能相互转化。 器材包括:麦克斯韦滚摆;单摆;弹簧振子。四、主要教学过程 (一)引入新课 演示实验依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子,提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。 通过观察演示实验,学生回答物体运动中动能、势能变化情况,教师小结: 物体运动过程中,随动能增大,物体的势能减小;反之,随动能减小,物体的势能增大。 提出问题:上述运动过程中,物体的机械能是否变化呢?这是我们本节要学习的主要内容。 (二)讲授新课 1只有重力对物体做功时物体的机械能 问题:质量为m的物体自由下落过程中,经过高度几处速度为此,下落至高度h2。处速度为v2,不计空气阻力,分析由h1下落到h2过程中机械能的变化(引导学生思考分析)。 分析:根据动能定理,有下落过程中重力对物体做功,重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面,有由以上两式可以得到引导学生分析上面式子所反映的物理意义,并小结:下落过程中,物体重力势能转化为动能,此过程中物体的机械能总量不变。 指出问题:上述结论是否具有普遍意义呢?请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。 明确:在只有重力做功的情况下,物体动能和势能可以相互转化,而机械能总量保持不变。 2弹簧和物体组成的系统的机械能 以弹簧振子为例(未讲振动,不必给出弹簧振子名称,只需讲清系统特点即可),简要分析系统势能与动能的转化。进一步定量研究可以证明,在只有弹簧弹力做功条件下,物体的动能与势能可以相互转化,物体的机械能总量不变。 综上所述,可以得到如下结论: 3机械能守恒定律的内容和表达式 在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情况下,物体的动能和势能可以相互转化,物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。 机械能守恒定律的数学表达式: 第一种:+=+从守恒的角度:物体运动过程中,初状态和末状态机械能相等第二种:Ek =-EP 从转化的角度动能的增加量等于势能减小量第三种: E1=-E2 从转移的角度物体1的机械能增加量等于物体2的机械能的减少量 例1:关于物体的机械能是否守恒的叙述,下列说法中正确的是( )A做匀速直线运动的物体,机械能一定守恒; B做匀变速直线运动的物体,机械能一定守恒;C外力对物体所做的功等于0时,机械能一定守恒; D物体若只有重力做功,机械能一定守恒。解答:做匀速直线运动的物体是动能不变;势能仍可能变化,选项A错;做匀变速直线运动的物体,动能不断增加,势能仍可能不变,选项B错;外力对物体所做的功等于0时,动能不变;势能仍可能变化,选项C错;机械能守恒条件是物体只有重力做功或只有弹力做功,D对。例2:在下列实例中运动的物体,不计空气阻力,不守恒的是( )A起重机吊起物体匀速上升, B物体做平抛运动,C圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动,D一个轻质弹簧上端固定,下端系一重物,重物在竖直方向上做上下振动(以物体和弹簧为研究对象)。解答:起重机吊起物体匀速上升,动能不变势能增加,机械能增加;物体做平抛运动,只有重力做功,机械能守恒;圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动,没有力做功,;一个轻质弹簧上端固定,下端系一重物,重物在竖直方向上做上下振动,只有重力和弹力做功机械能守恒。不守恒的是A2-8-1例3:如图2-8-1所示,一轻质弹簧固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬挂点等高的地方无初速度释放,让其自由摆下,不及空气阻力,重物在摆向最低点的位置的过程中( )A重物重力势能减小 B重物重力势能与动能之和增大C重物的机械能不变 D. 重物的机械能减少解答: 物体从水平位置释放后,在向最低点运动时,物体的重力势能不断减小,动能不断增大.弹簧不断被拉长,弹性势能变大.所以物体减少的重力势能一部分转化为自身的动能,另一部分转化为弹簧的弹性势能.对整个系统机械能守恒,而对重物来说,机械能减少.答案:AD4应用机械能守恒定律解题的基本步骤 (l)根据题意,选取研究对象(物体或相互作用的物体系) (2)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 (3)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(4)根据机械能守恒定律列方程,并代人数值求解例 4在z巨离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取 g=10m/s2,求小球落地速度大小。 求解过程:取地面为参考平面,抛出时小球具有的重力势能,动能为 落地时,小球的重力势能,动能为。根据机械能守恒定律,有E1=E2,即落地时小球的速度大小为 【同步检测】1在下列物理过程中,机械能守恒的有( )A把一个物体竖直向上匀速提升的过程 B人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程C汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程D从高处竖直下落的物体落在竖直的弹簧上,压缩弹簧的过程,对弹簧,物体和地球这一系统。2-8-52如图2-8-5从离地高为h的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体,它上升 H后又返回下落,最后落在地面上,则下列说法中正确的是(不计空气阻力,以地面为参考面)( )A物体在最高点时机械能为mg(H+h);B物体落地时的机械能为mg(H+h)+ mv2/2C物体落地时的机械能为mgh+mv2/2D物体在落回过程中,经过阳台时的机械能为mgh+mv2./2 3.在离地高为H处以初速度v0竖直向下抛一个小球,若与地球碰撞的过程中无机械能损失,那么此球回跳的高度为( )A、H+; B、H-; C、; D、。2-8-64如图2-8-6所示,质量为m和3m的小球A和B,系在长为L的细线两端,桌面水平光滑,高h(hL),A球无初速度从桌边滑下,落在沙地上静止不动,则B球离开桌边的速度为( ) A. B. C. D. 5.如图2-8-7所示,一斜面放在光滑的水平面上,一个小物体从斜面顶端无摩擦的自由滑下,则在下滑的过程中 2-8-7下列结论正确的是( )A. 斜面对小物体的弹力做的功为零 B. 小物体的重力势能完全转化为小物体的动能C. 小物体的机械能守恒D. 小物体,斜面和地球组成的系统机械能守恒2-8-86. 如图2-8-8所示,一滑块从半圆形光滑轨道上端由静止开始滑下,当滑到最低点时,关于滑块动 能大小和对轨道最低点的压力,下列结论正确的是( ) A轨道半径越大,滑块动能越大,对轨道的压力越大 B轨道半径越大,滑块动能越大,对轨道的压力与半径无关 C轨道半径越大,滑块动能越大,对轨道的压力越小 D轨道半径变化时,滑块动能、对轨道的正压力都不变 2-8-97.水平抛出的一个物体,物体落地时速度的方向与水平方向的夹角为,取地面为零势能面,则物体刚被抛出时,其重力势能和动能之比为( )A .tan B .cot C .cot2 D. tan28.如图2-8-9所示,将小球拉紧,悬线在水平位置无初速释放,当小球达到最低点时,细线被与悬点在同一竖直线上的小钉P挡住,则在悬线被钉子挡住的前后瞬间比较( ) A小球的机械能减少 B.小球的动能减小2-8-10C. 悬线上的张力变小 D.小球的向心加速度变大 9.如图2-8-10所示长度相等的三根轻质竿构成一个正三角形支架,在A处固定一质量为2m的小球,B处固定一质量为m的小球,支架悬挂于O点,可饶O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动,开始时OB与地面相垂直,放手后开始运动,不计任何阻力,下列说法正确的是( )A、A球到达最低点时速度为零 B、A球机械能减少量等于B球机械能增加量C、B球向左摆动所达到的最高点位置应高于A球开始时的高度2-8-11D、当支架从左向右回摆时,A球一定能回到原来的高度 10. 如图2-8-11所示,倾斜轨道AC与有缺口的圆轨道BCD相切于C,圆轨道半径为R,两轨道在同一竖直平内,D是圆轨道的最高点,缺口DB所对的圆心角为900,把一个小球从斜轨道上某处由静止释放,它下滑到C点后便进入圆轨道,要想使它上升到D点后再落到B点,不计摩擦,则下列说法确的是 ( ) A释放点须与D点等高 B释放点须比D点高R/4 C释放点须比D点高R/2 D使小球经D点后再落到B点是不可能的 11.气球以10m/s的速度匀速上升,当它上升到离地15米高处,从气球上掉下一个物体,不计空气阻力则物体落地时的速度为 。12一根长为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2-8-12所示,开始时绳索静止,释放后绳索将沿桌面滑下,则绳索刚滑离桌面时的速度大小为 2-8-12 13. 半径为R的半圆形光滑轨道竖

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