高中物理第七章机械能守恒定律教学设计新人教必修

PAGEPAGE137.8机械能守恒定律【课程标准分析】：本节是规律教学课,在本章中处于核心地位,使前面各节内容的综合，同时又是下节能量守恒定律的基础。根据新课标的要求，这节课要让学生掌握规律，同时还要引导学生积极主动学习，贯彻“学为主体，教为主导”的教学思想。主导作用表现在，组织课堂教学，激发学习动机；提供问题背景，引导学生学习；注意评价学生的学习，促进积极思考，主动获取知识。主体作用体现在，学生通过对生活实例和物理实验的观察，产生求知欲，主动探究机械能守恒定律的规律；通过探究，提高学生的推理能力，形成科学的思维方法，并通过规律的应用巩固知识，逐步掌握运用能量转化与守恒的思想来解释物理现象，体会科学探究中的守恒思想。【教材分析】：本节内容是本章的重点内容，它既是对前面的几节内容的总结，也是对能量守恒定律的铺垫。通过本节的学习，学生对功是能量转化的量度会有更加深刻的理解，也对从不用角度处理力学问题有了深刻的体会。通过学习，学生不难掌握机械能守恒的内容和表达式，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定的困难。【教法学法分析】：机械能守恒定律的得出、含义、适用条件是本节的重点，教学中用演示实验法，使学生有身临其境质感，为新知识的学习建立感知基础；机械能守恒的适用条件是本节的难点，通过“启发法、演示实验法、举例法、归纳法、演绎推导法”让学生分析受力情况及物理情景，分析物体运动时发生动能和势能相互转化时什么力做功。从感知认识上升到理论，从而形成物理概念，通过理论推导得出物理规律；培养学生的观察、分析、归纳问题的能力、和利用数学进行演绎推导的能力。【教学目标】：知识与技能：1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。2.理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。3.在具体问题中，判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式过程与方法：通过科学探究机械能的过程，对物理现象（动能和势能的转化）的分析提出假设，再进行理论推导的物理研究方法；经历归纳概括“机械能守恒条件”的过程，体会归纳的思想方法；情感态度价值观：通过有趣的演示实验，激发学生的学习热情，体会科学的魅力通过机械能守恒定律，感悟自然界的守恒思想，体会自然的对称美、自然美。【重点】：掌握机械能守恒定律的建立、推导过程，理解机械能守恒定律的内容。在具体问题中能判断机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。【难点】：从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒定律的条件。能正确判断研究对象在所经历过程中机械能是否守恒。【教学过程】：教师活动学生活动设计意图（一）（1）引入（2min）：“碰鼻演示”取一条1.5米的细线，下端拴一个小球。请学生中的“勇敢者”上台来配合实验。将小球拉离平衡位置恰好至该生的鼻尖，由静止释放小球。问：当球摆回来时，你有什么感觉？答：害怕小球打到自己的鼻子。拿出迷你型的“气垫导轨”，请两个同学合作实验，一个同学向导轨内吹气，一个同学观察滑块运动的范围。问：你观察到滑块运动的范围是怎样的？答：在0点两侧2到2之间来回运动当小球摆回来时，无论下面的观察者还是讲台上的同学都很害怕铁球运动回来砸到他的鼻子。但是小球却在鼻尖附近，戛然而止，参与者安然无恙。学生自然会思考：为什么小球不会碰到鼻子？是不是与前面学过的动能和势能有关？以简单有趣的实验，引起学生探索新知的兴趣，调动学生的积极性。（二）动能和势能的相互转化(3min)1.（演示摆球摆动）当摆球向下运动过程中能转化为能；摆球向上运动过程中能转化为；可见，动能与之间相互转化。2.弓箭手拉弓射箭过程能转化为能。由此可见动能和之间可以相互转化。因此动能和势能之间可以相互转化，其中动能和势能统称为机械能。1.2.3.学生分析实验现象，并回答问题。为引出机械能守恒，祈祷铺垫作用。（三）(10min)机械能守恒定律1.(6min)(过渡)提问：动能和势能的相互转化是否存在某种定量关系呢？上述各运动过程中机械能是否变化呢？h1h2h1h2v2v1投影：如图所示：物体沿光滑曲面滑下，在下滑过程中任意选取两个位置A、B,以地面为参考平面，当物体经过位置A时的动能为Ek1,重力势能Ep1;经过位置B时，动能Ek2,重力势能Ep2。提问：1.任取下滑过程中的A、B两点，机械能分别为EA、EB，EA、EB为多少？EA是否等于EB？怎样证明？4.总结：重力势能减少量等于动能增加量，能量在机械能内部转化，体现总的机械能守恒。移项后：初状态的机械能与末状态的机械能相等，也体现了守恒。学生思考、讨论得出结论：物体受重力和光滑曲面的支持力，支持力不做功，只有重力对物体做功，物体的重力势能转化为动能。证明过程:根据动能定理：根据重力做功与重力势能变化量的关系：两式相等得到：移向得：结论：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，总的机械能保持不变。让学生利用所学的知识得出机械能守恒的结论，提高了学生的分析问题能力，又对机械能守恒产生理性认识。v1v1v2EP1EP2光滑地面在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同样作为势能的弹性势能，是不是在只有弹力做功的情况下，机械能也守恒呢？滑块运动过程中能量如何转化？动能和势能的总和是否保持不变？能不能类比重力做功？教师适当加以辅助；再对弹簧与物块的运动过程简要分析，得出动能和势能的转化关系，并明确：在只有弹力做功是物体和弹簧的机械能守恒。学生回顾实验现象，结合上面的证明过程，思考怎样证明弹力做功的时候，弹性势能和动能之和为定值。学生讨论后，请一个学生：只需把上面推导中的“重力做功”改成“弹力做功”就可以推出，任意两个状态的弹性势能和动能之和相等，即机械能守恒。让学生掌握一定的分析问题，解决问题的能力，进一步强化机械能守恒的建立和推导方法。3.(3min)（1）.根据以上两个实例，谁能把刚才得到的结论完整的叙述一下？（2）.机械能守恒定律的表达式怎么写？（3）.请同学们讨论：机械能守恒的对象是什么？机械能守恒的条件是什么？只有重力或弹力做功，能否换成只受重力或弹力？

学生回答：（1）.在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。.表达式为①状态式②过程式（3）机械能守恒的对象是系统：“物体和地球”或“物体和弹簧”机械能守恒的条件是：只有重力做功或者弹力做功（老师引导，只有重力或弹力做功时发生动能和势能的转化，其他力做功会引起机械能与其他形式的能量之间的转化）通过分析理论探究的过程，归纳总结规律。（14min）实验探究根据我们总结的机械能守恒条件，能否举几个机械能守恒的情景？下面我们用实验来探究其中两个实例中，机械能是否守恒【实验探究】：（1）请你设计一个实验，探究小球自由下落的过程中机械能守恒。（1）请你设计一个实验，探究小球自由下落的过程中机械能守恒。（小球的直径为14mm）请你设计一个实验请你设计一个实验，探究小球沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒。（小球的直径为18mm）学生分组讨论设计实验方案；选其中的两组展示自己小组的实验方案。根据选定的实验方案，进行实验。展示实验结果总结实验结论通过合作探究，锻炼动手能力，发现问题、解决问题的能力；自主探究，找到并体会机械能守恒的条件的。[当堂演练]（6min）练习2：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l,最大偏角为θ.小球运动到最低位置时的速度是多大？请用本节学的机械能守恒定律解答。选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。根据机械能守恒定律有：E根据机械能守恒定律有：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2末状态的机械能为：Ek2+Ep2=1/2mv2初状态的机械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcosθ）1.下面大家总结一下：用机械能守恒定律解决问题的一般思路。2.通过以上的解答，我们发现用机械能守恒定律解这个题，有什么好处？1.机械能守恒定律，不涉及运动过程的加速度和时间，用他来处理问题，比用牛顿运动定律简单。2.解题思路（步骤）：①选取研究对象（单个物体或系统）②确定研究过程，分析各力做功及能量转化情况，判断机械能是否守恒③确定研究对象在始末状态的机械能（需确定参考平面）或机械能的变化情况④选择合适的表达式列式求解通过巧设的题目，让学生自己总结归纳应用机械能守恒定律的解题步骤，达到学以致用，应用延伸，知识升华的目的。（五）(2min)小结：我们一起总结学了本节，我们有哪些收获？一.机械能：物体的动能和势能之和称为机械能:Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ二.机械能守恒定律：在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。两种表达式：①状态式②过程式三.守恒条件：（1）从做功角度：只有重力或系统内弹力做功，其它力不做功或其它力合力所做功为零。总结巩固所学知识，强化本节所学内容。教学板书：7.8机械能守恒定律一.机械能:Ｅ＝Ｅk＋ＥＰ二.机械能守恒定律：在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。两种表达式：①状态式②过程式三.守恒条件：从做功角度：只有重力或系统内弹力做功;

高考理综物理模拟试卷注意事项：1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1．2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器成功在月球背面着陆，标志着我国探月航天工程达到了一个新高度，图示为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器。已知地球和月球的半径之比约为4:1，其表面重力加速度之比约为6:1。则地球和月球相比较，下列说法中最接近实际的是（）A．地球的密度与月球的密度比为3：2B．地球的质量与月球的质量比为64：1C．地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度比为8：1D．苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力比为60：12．下列说法正确的是（）A．γ射线比α射线的贯穿本领强B．外界环境温度升高，原子核的半衰期变大C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子3．如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛。下列说法正确的有（）A．重力对它们的冲量相同B．它们落地时重力的瞬时功率相同C．它们动量变化的大小相同D．它们的末动能相同4．课堂上，老师演示了一个有趣的电磁现象：将一铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管中始终与管壁不接触。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。下课后，好奇的小明将一块较厚的泡沫塑料垫在电子秤上，再将这个铝管竖直固定在泡沫塑料上（用以消除电子秤内部铁磁性材料与磁铁相互作用的影响），如图所示，重复上述实验操作。在强磁铁由静止释放至落到泡沫塑料上之前，关于强磁铁的运动和受力情况，下列情况可能发生的是（）A．先加速下落后减速下落B．始终做加速运动，且加速度不断增大C．所受合力方向竖直向上D．所受铝管对它的作用力越来越大5．质量为m1=1kg和m2(未知)的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,其(位移—时间)图象如图所示,则可知碰撞属于()A．非弹性碰撞B．弹性碰撞C．完全非弹性碰撞D．条件不足,不能确定6．把质量是0．2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把球弹起，球升到最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态（图乙）已知B、A的高度差为0．1m，C、B的高度差为0．2m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略。则A．小球从状态乙到状态丙的过程中，动能先増大，后减小B．小球从状态甲到状态丙的过程中，机械能一直不断增大C．状态甲中，弹簧的弹性势能为D．状态乙中，小球的动能为二、多项选择题7．2018年5月21日凌晨，在西昌卫星发射中心成功将“鹊桥”号中继卫星发射升空，成为世界首颗运行在地月拉格朗日点（图中L2点）的卫星。L2点一直位于日地连线上，距地球外侧约150万千米处，在L2点运行的卫星能与地球保持相对静止，可以解决月球背面与地球之间的通讯问题。不考虑其它星球影响，己知万有引力常量G．太阳光到达地球的时间为t，地球绕太阳匀速圆周运动的周期T,光在空气中的传播速度c。下列说法正确的是A．“鹊桥”卫星绕太阳运行的角速度比地球绕太阳运行的角速度小B．“鹊桥”卫星绕太阳运行的向心加速度比地球绕太阳运行的向心加速度小C．根据题中条件可以估算出太阳质量D．根据题中条件可以估算出“鹊桥”卫星绕太阳运行的速率8．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程．该循环过程中，下列说法正确的是__________．A．A→B过程中，气体对外界做功，吸热B．B→C过程中，气体分子的平均动能增加C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化E.该循环过程中，气体吸热9．如图所示，a为xoy坐标系x负半轴上的一点，空间有平行于xoy坐标平面的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0从a点沿与x轴正半轴成θ角斜向右上射入电场．粒子只在电场力作用下运动，经过y正半轴上的b点（图中未标出），则下列说法正确的是（）A．若粒子在b点速度方向沿轴正方向，则电场方向可能平行于轴B．若粒子运动过程中在b点速度最小，则b点为粒子运动轨迹上电势最低点C．若粒子在b点速度大小也为v0，则a、b两点电势相等D．若粒子在b点的速度为零，则电场方向一定与v0方向相反10．x=0处的质点在t=0时刻从静止开始做简谐振动，带动周围的质点振动，在x轴上形成一列向x正方向传播的简谐横波。如图甲为x=0处的质点的振动图像，如图乙为该简谐波在t0=0.03s时刻的一部分波形图。已知质点P的平衡位置在x=1.75m处，质点Q的平衡位置在x=2m。下列说法正确的是___________A．质点Q的起振方向向上B．从t0时刻起经过0.0275s质点P处于平衡位置C．从t0时刻算起，质点P比质点Q的先到达最低点D．从t0时刻起经过0.025s，质点P通过的路程小于1mE.从t0时刻起经过0.01s质点Q将运动到x=3m处三、实验题11．如图所示，水平放置的架空光滑杆ON、OM上穿有两轻质小环A、B，A、B之间用一段最大承受能力为60N的细绳连接。现缓慢向右移动B环直到细绳刚好拉直，再用沿杆向右的外力F＝30N拉B环。已知∠MON＝37°，sin37°＝0.6、cos37°＝0.8(1)求在外力F作用下，小环A所受杆ON的弹力大小。(2)为保证细绳不被拉断，求F的最大值及此时OM杆产生的弹力大小12．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．(1)以下实验操作正确的是（______）A．平衡摩擦力时，应将装有砝码的小盘用细绳通过定滑轮系在小车上B．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力D．实验时，先放开小车，后接通电源(2)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘与盘中砝码的重力．(3)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量m一定，改变小车及车中砝码的质量M，测出相应的加速度a并记录每次实验的数据，若采用图象法处理数据，应该做______的图象．(4)如图(a)为甲同学根据测量数据做出的a－F图线，此实验存在的问题是_______________．(5)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的________取值不同，其中________（填“乙”或“丙”）取的值比较大。四、解答题13．如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的4倍后关闭K1。已知汽缸导热性能良好。(i)打开K2，活塞上升直到稳定的过程中，活塞上方气体不断地___________(填“吸热”或“放热”)(ii)打开k2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强(iii)接着打开K3，求稳定时活塞下方气体的体积和压强14．如图所示，质量相等的a、b两球从斜面上的A、B两点同时沿光滑斜面向上推出，初速度大小分别为v1、v2，A、B间的距离为s，重力加速度为g，斜面的倾角为θ=37°。已知sin37°=0.6，cos37=0.8。(v2、5、g和θ为已知)(1)若当b球向上运动的速度减为0时，a球刚好与它相碰，求v1的大小；(2)若当b球回到B点时，两球刚好发生弹性碰撞，则碰撞后b球再次回到B点所用的时间为多少?【参考答案】一、单项选择题题号123456答案AACDBC二、多项选择题7．CD8．ADE9．CD10．BCD三、实验题11．(1)50N(2)Fm＝36N，FB＝48N12．BCM远大于m平衡摩擦力过大质量（M）丙四、解答题13．（i）放热；（ⅱ）2.5P0,0.4V；（ⅲ）2V，2P0；14．（1）（2）

高考理综物理模拟试卷注意事项：1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1．如图所示，质量为m的物块悬挂在绳PA和PB的结点上，PA偏离竖直方向θ=30°角，PB在水平方向，且连在质量为M的木块上，木块静止于倾角也为θ=30°的斜面上，则A．细绳PB的拉力大小为mgB．细绳PA的拉力大小为2mgC．木块所受斜面的摩擦力大小为（M+m）gD．木块所受斜面的弹力大小为Mg2．如图甲所示是某同学设计的一种发电装置的示意图，线圈为l=0.40m、匝数n=200匝的正方形线圈，线圈绕M轴转动，线圈的电阻为R1=1.0Ω。磁感强度方向均沿半径方向，大小均匀分布，磁感应强度的大小均为B=。外力推动线圈框架，使线圈绕轴线做周期为0.4s的匀速圆周运动。现将整个装置做为电源接在右图电路中，小灯泡的电阻为R2=9.0Ω，电压表为理想表。下列说法中正确的是A．小灯泡中电流的大小为1.6AB．电压表的示数为32VC．电压表的示数为16VD．外力的功率为102.4W3．采用图甲所示的装置研究光电效应现象，电流表和电压表的零刻度均在表盘的正中间．分别用横截面积相同的单色光照射光电管的阴极K，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示．下列说法正确的是A．光的强度比c光的大B．光的光子能量比光的小C．光照射时光电子的最大初动能比光照射时的大D．测量遏止电压时开关S应扳向14．放射性同位素钍Th经一系列α、β衰变后生成氡Rn，以下说法正确的是（）A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个C．放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数少4个D．钍Th衰变成氡Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变5．在光滑水平面上，质量为m的小球A正以速度v0匀速运动。某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰，两球相碰后，A球的动能恰好变为原来的。则碰后B球的速度大小是()A．B．C．或D．无法确定6．如图所示，在同一竖直线上有A、B两点，相距为h，B点离地高度为H。现从A、B两点分别向P点安放两个光滑的固定斜面AP和BP，并让两个小物块（可看成质点）从两斜面的A、B点同时由静止滑下，发现两小物块同时到达P点，则A．OP间距离为B．OP间距离为C．两小物块运动到P点速度相同D．两小物块的运动时间均为二、多项选择题7．质量为m的某质点在恒力F1作用下从A点由静止出发，当其速度为vm时立即将F1改为相反方向的恒力F2，质点总共经历时间t运动至B点刚好停下。若该质点以速度v匀速通过A、B两点时，其经历的时间也为t，则A．无论F1、F2为何值，vm均为2vB．随着F1、F2的取值不同，vm可能大于2vC．F1、F2的冲量一定大小相等、方向相反D．F1、F2的冲量一定大小相等、方向相同8．如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火将卫星送入椭圆轨道2，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法中正确的是().A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度9．甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动，其速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。已知两车在时刻并排行驶。下列说法正确的是（）A．两车在时刻也并排行驶 B．在时刻甲车在后，乙车在前C．甲车的加速度大小先增大后减小 D．乙车的加速度大小先减小后增大10．下列说法正确的是（）A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向三、实验题11．流量是指单位时间流过某个横截面积的流体