机械能守恒定律的应用3

第七节 机械能守恒定律的应用一、教学目标1在已经学习有关机械能守恒定律的基础上，进一步掌握机械能守恒的条件，掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。2通过例题和课堂练习，培养学生运用所学知识综合分析、解决问题的能力。二、重点、难点分析1重点是机械能守恒条件的理解，能够应用机械能守恒定律解决有关问题。使学生掌握；能够正确分析物体系统所具有的机械能； 2难点是分析物体系统物体系统机械能守恒的条件。三、教学过程(一)引入新课: 问题引入：1. 机械能守恒的条件是什么? 2机械能守恒定律的内容是什么? 小结：学习机械能守恒定律，要能应用它分析、解决问题。下面我们通过具体问题的分析来学习机械能守恒定律的应用。在具体问题分析过程中，一方面要学习应用机械能守恒定律解决问题的方法，另一方面通过问题分析加深对机械能守恒定律的理解与认识。 (二)新课教学： 1机械能守恒定律的应用例1在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取g10m/s2，求小球落地速度大小。引导学生思考分析，提出问题：(1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动，现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题？(2)小球抛出后至落地之前的过程中，是否满足机械能守恒的条件？如何应用机械能守恒定律解决问题？归纳学生分析的结果，明确：(1)小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒条件，可以用机械能守恒定律求解；(2)应用机械能守恒定律时，应明确所选取的运动过程，明确初、末状态小球所具有的机械能。解： 取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能Ep1mgh，动能落地时小球的速度大小为问题：请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么？例2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： (1)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。解：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E1mgh。通过离心轨道最高点时，小球速度为v，此时小球的机械能成完整的圆周运动。进一步说明：在中学阶段，由于数学工具的限制，我们无法应用牛顿运动定律解决小球在圆轨道内的运动。但应用机械能守恒定律，可以很简单地解决这类问题。若选择圆轨道的最高点为参考面结果如何?例3长l80cm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直方向成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g10m/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，小球机械能守恒。解：小球运动过程中，重力势能的变化量Ep-mgh-mgl(1-cos60)，在最低点时绳对小球的拉力大小为提出问题：通过以上各例题，总结应用机械能守恒定律解决问题的基本方法。归纳学生的分析，作课堂小结。(三)课堂小结1在只有重力做功的过程中，物体的机械能总量不变。通过例题分析要加深对机械能守恒定律的理解。2应用机械能守恒定律解决问题时，应首先分析物体运动过程中是否满足机械能守恒条件，其次要正确选择所研究的物理过程，正确写出初、末状态物体的机械能表达式。3从功和能的角度分析、解决问题，是物理学研究的重要方法和途径。通过本节内容的学习，逐步培养用功和能的观点分析解决物理问题的能力。4应用功和能的观点分析处理的问题往往具有一定的综合性，例如与圆周运动或动量知识相结合，要注意将所学知识融汇贯通，综合应用，提高综合运用知识解决问题的能力。四、说明：势能是相互作用的物体系统所共