高中物理机械能守恒定律教学课件必修2机械能守恒定律复习1.ppt

机械能守恒定律复习 机械能守恒定律复习 一 教学目标二 重点 难点分析三 教学过程设计 教学目标 1 在物理知识方面要求 1 掌握机械能守恒定律的条件 2 理解机械能守恒定律的物理含义 2 明确运用机械能守恒定律处理问题的优点 注意训练学生运用本定律解决问题的思路 以培养学生正确分析物理问题的习惯 3 渗透物理学方法的教育 强调用能量的转化与守恒观点分析处理问题的重要性 重点 难点分析 1 机械能守恒定律是力学知识中的一条重要规律 是一个重点知识 特别是定律的适用条件 物理意义以及具体应用都作为较高要求 2 机械能守恒定律的适用条件的理解以及应用 对多数学生来说 虽经过一个阶段的学习 仍常常是把握不够 出现各式各样的错误 这也说明此项正是教学难点所在 教学过程设计 一 复习引入新课 二 教学过程设计1 实例及其分析 探究1 探究2 探究3 探究4 2 归纳总结 3 跟踪测试 功和能 功 能 功能关系 功 w fscos 功率 动能 势能 重力势能 机械能 动能定理 机械能守恒定律 功是能量转化的量度 w e 探究1 如图1所示 一根长l的细绳 固定在o点 绳另一端系一条质量为m的小球 起初将小球拉至水平于a点 求小球从a点由静止释放后到达最低点c时的速度 分析及解答 分析及解答 小球从a点到c点过程中 不计空气阻力 只受重力和绳的拉力 由于绳的拉力始终与运动方向垂直 对小球不做功 可见只有重力对小球做功 因此满足机械能守恒定律的条件 选取小球在最低点c时重力势能为零 根据机械能守恒定律 可列出方程 探究2 在上例中 将小球自水平稍向下移 使细绳与水平方向成 角 如图2所示 求小球从a点由静止释放后到达最低点c的速度 分析及解答 分析及解答 仍照问题1 可得结果 探究3 现将问题1中的小球自水平稍向上移 使细绳与水平方向成 角 如图3所示 求小球从a点由静止释放后到达最低点c的速度 分析及解答 分析及解答 仿照问题1和问题2的分析 小球由a点沿圆弧ac运动到c点的过程中 只有重力做功 满足机械能守恒 取小球在最低点c时的重力势能为零 根据机械能守恒定律 可列出方程 这样对吗 分析问题 引导学生进一步分析 小球的运动过程可分为三个阶段 1 小球从a点的自由下落至刚到b点的过程 2 在到达b点时绳被拉紧 这是一个瞬时的改变运动形式的过程 3 在b点状态变化后 开始做圆周运动到达c点 第1阶段 1 从a到b 小球只受重力作用 做自由落体运动 机械能守恒 到达b点时 悬线转过2 角 小球下落高度为2lsin 取b点重力势能为零 根据机械能守恒定律 第2阶段 2 小球到达b点 绳突然被拉紧 在这瞬间由于绳的拉力作用 小球沿绳方向的分速度vb 减为零 垂直绳的分速度vb 不变 即 第3阶段 3 小球由b到c受绳的拉力和重力作用 做初速度为vb 的圆周运动 只有重力做功 机械能守恒 有 联立 式可解得 探究4 如图5所示 在一根长为l的轻杆上的b点和末端c各固定一个质量为m的小球 杆可以在竖直面上绕定点a转动 现将杆拉到水平位置后从静止释放 求末端到最低点时速度的大小 ab 2l 3 杆的质量与摩擦均不计 解法 一 解法 一 取在c点的小球为研究对象 在杆转动过程中 只有重力对它做功 故机械能守恒 有 解法 二 解法 二 取在b点的小球为研究对象 在杆转动过程中 只有重力对它做功 故机械能守恒 由于固定在杆上b c点的小球做圆周运动具有相同的角速度 则vb vc rb rc 2 3 分析与解 比较解法 一 与解法 二 现比较解法 一 与解法 二 可知 两法的结果并不相同 提出问题 两个结果不同 问题出现在何处呢 学生讨论 提出症结所在 教师归纳总结 运用机械能守恒定律 应注意研究对象 系统 的选取和定律守恒的的条件 在本例题中出现的问题是 整个系统机械能守恒 但是 系统的某一部分 或研究对象 的机械能并不守恒 因而出现了错误的结果 师生共同归纳 师生共同归纳 总结解决问题的具体办法 由于两小球 轻杆和地球组成的系统在运动过程中 势能和动能相互转化 且只有系统内两小球的重力做功 故系统机械能守恒 选杆在水平位置时为零势能点 则有e1 0 而e1 e2 教师引导学生归纳总结 教师引导学生归纳总结以上解法的合理性 并进一步提出问题 对机械能守恒定律的理解还可有以下表述 物体系在任意态的总机械能等于其初态的总机械能 物体系势能的减小 或增加 等于其动能的增加 或减小 物体系中一部分物体机械能的减小等于另一部分物体机械能的增加 1 已知 小物体自光滑球面顶点从静止开始下滑 求小物体开始脱离球面时 如图6所示 课堂练习 先仔细研究过程 从运动学方面 物体先做圆周运动 脱离球面后做抛体运动 在动力学方面 物体在球面上时受重力mg和支承力n 根据牛顿第二定律物体下滑过程中其速度v和 均随之增加 故n逐步减小直到开始脱离球面时n减到零 两个物体即将离开而尚未完全离开的条件是n 0 分析与解 视小物体与地球组成一系统 过程自小物体离开顶点至即将脱离球面为止 球面弹性支承力n为外力 与物体运动方向垂直不做功 内力仅有重力并做功 故系统机械能守恒 以下可按两种方式考虑 1 以球面顶点为势能零点 系统初机械能为零 末机械能为机械能守恒要求两种考虑得同样结果 2 一根细绳不可伸长 通过定滑轮 两端系有质量为m和m的小球 且m m 开始时用手握住m 使系统处于图7所示状态 求 当m由静止释放下落h高时的速度 h远小于半绳长 绳与滑轮质量及各种摩擦均不计 分析与解 两小球和地球等组成的系统在运动过程中只有重力做功 机械能守恒 有 提问 如果m下降h刚好触地 那么m上升的总高度是多少 组织学生限用机械能守恒定律解答 解法一 m触地 m做竖直上抛运动 机械能守恒 有 解法二 m触地 系统机械能守恒 则m机械能的减小等于m机械能的增加 即有 分析 以木块为对象 下滑全过程用动能定理 重力做的功为摩擦力做的功为 支持力不做功 初 末动能均为零 由动能定理可解得 3 斜面倾角为 长为l 段ab光滑 bc段粗糙 质量为m的木块从斜面顶端无初速下滑 到达c端时速度刚好为零 求物体和bc段间的动摩擦因数 点评 用动能定理比用牛顿定律和运动学方程解题方便得多 2 归纳总结 引导学生 结合前述实例分析 归纳总结出运用机械能守恒定律解决问题的基本思路与方法 1 确定研究对象 由哪些物体组成的物体系 2 对研究对象进行受力分析和运动过程分析 3 分析各个阶段诸力做功情况 满足机械能守恒定律的成立条件 才能依据机械能守恒定律列出方程 4 几个物体组成的物体系机械能守恒时 其中每个物体的机械能不一定守恒 因为它们之间有相互作用 在运用机械能守恒定律解题时 一定要从整体考虑 5 要重视对物体运动过程的分析 明确运动过程中有无机械能和其他形式能量的转换 对有能量形式转换的部分不能应用机械能守恒定律 如图8所示 质量为m和m的物块a和b用不可伸长的轻绳连接 a放在倾角为 的固定斜面上 而b能沿杆在竖直方向上滑动 杆和滑轮中心间的距离为l 求当b由静止开始下落h时的速度多大 轮 绳质量及各种摩擦均不计 课堂延伸 分析及解答如下 设b下降h时速度为v1 此时a上升的速度为v2 沿斜面上升距离为s 选a b和地球组成的系统为研究对象 由于系统在运动过程中只有重力做功 系统机械能守恒 其重力势能的减小 等于其动能的增加 即有 由于b下落 使杆与滑轮之间的一段绳子既沿其自身方向运动 又绕滑轮转动 故v1可分解为图9所示的两个分速度 由图9知 由几何关系知 综合上述几式 联立可解得v1 跟踪测试 知识达标 1 重力做功的特点与无关 只取决于 2重力势能 表达式 l 具有相对性 与的选取有关 但重力势能的改变与此 2 重力势能的改变与重力做功的关系 表达式 重力做正功时 重力势能 重力做负功时 重力势能 3 弹性势能 发生形变的物体 在恢复原状时能对 因而具有 这种能量叫弹性势能 弹性势能的大小跟 有关 4 机械能 包括 5 机械能守恒的条件 系统只或做功6 机械能守恒定律应用的一般步骤 1 根据题意 选取确定研究过程 2 明确运动过程中的或情况 判定是否满足守恒条件 3 选取根据机械能守恒定律列方程求解 物体运动的路径 起点和终点的位置 ep mgh 参考平面 无关 wg ep 减少 增加 外界做功 能量 形变大小和材料 动能 重力势能 弹性势能 重力弹力 研究对象 各力做功情况 能量转化 参考平面 经典题型 1 物体在平衡力作用下的运动中 物体的机械能 动能 重力势能有可能发生的是 a 机械能不变 动能不变b 动能不变 重力势能可变化c 动能不变 重力势能一定变化d 若重力势能变化 则机械能变化 abd 2 质量为m的小球 从桌面上竖直抛出 桌面离地高为h 小球能到达的离地面高度为h 若以桌面为零势能参考平面 不计空气气阻力则小球落地时的机械能为 a mghb mghcmg h h dmg h h d 3 如图 一小球自a点由静止自由下落到b点时与弹簧接触 到c点时弹簧被压缩到最短 若不计弹簧质量和空气阻力在小球由a b c的运动过程中 a 小球和弹簧总机械能守恒 b 小球的重力势能随时间均匀减少 c 小球在b点时动能最大 d 到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 ad 4 如图 固定于小车上的支架上用细线悬挂一小球 线长为l 小车以速度v0做匀速直线运动 当小车突然碰到障障碍物而停止运动时 小球上升的高度的可能值是 a 等于b 小于c 大于d 等于2l abd 5 如图 质量分别为m和3m的小球a和b 系在长为l细线两端 放在高为h h l 的光滑水平桌面上 a球无初速度从桌边滑下 落在沙地上静止不动 则b球离开桌边时的速度为 a b c d a 6 如图所示 质量为m的小球用不可伸长的细线悬于o点 细线长为l 在o点正下方p处有一钉子 将小球拉至与悬点等高的