高中物理4.5.1机械能守恒定律学案教科版必修2
- 格式:doc
- 大小:190.50 KB
- 文档页数:7
人民教育出版社、物理(高一年级)必须2《机械能守恒定律的应用》(习题课)教学设计教学目标:1、进一步理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。
2、能准确判断具体问题中机械能是否守恒。
3、熟练运用机械能守恒定律分析生活中实际问题。
4、体会探究中抽象物理模型的科学方法,体验解决实际问题的快乐。
教学重点:1、准确判断具体的物理过程中机械能是否守恒。
2、熟练应用机械能守恒定律解决实际问题。
教学难点:1、科学探究过程中抽象物理模型,应用物理规律解决实际问题的能力。
2、两个或多个物体组成的系统机械能守恒的运用。
教学思路:在学生已初步形成对机械能守恒定律内容和守恒条件的知识基础上,通过习题的编排设计由浅入深,一步步引导学生积极探究物理过程,形成分析解决物理问题的能力,全方位巩固机械能守恒定律。
教学方法:例题解答→归纳知识,总结规律,形成能力→拓展探究,深化知识,提高能力。
教学手段:实物模型、多媒体辅助教学、分组竞赛教学步骤:单个物体机械能守恒→两个或多个物体机械能守恒→生活中遵循机械能守恒定律的物理现象教学内容:一.复习引入新课复习机械能守恒定律的内容和守恒条件。
导入新课——机械能守恒定律的应用(习题课)例1、在离地面高h 的地方,以0v 的速度水平抛出一石块,若空气阻力不计,求石块刚落至地面时速度的大小。
分析:结合运动过程分析。
对石块,——①从被抛出到刚落至地面,只有重力做功,机械能守恒。
——②选地面为参考平面。
由机械能守恒定律建立方程:2201122mv mgh mv =+——③,可解得:202v v gh =+归纳小结:应用机械能守恒定律解题的一般步骤:①找对象;②分析判断是否满足机械能守恒条件;③选择恰当的参考平面,确定初状态和末状态的机械能,建立方程进行求解。
拓展练习:将例1中“水平”二字删除,结果如何?学生求解后进一步认识体会机械能守恒定律的条件:只有重力做功。
巩固练习:如图所示,质量为m 的物体以某一初速度v 从A 点向下沿光滑的轨道运动,轨道半径为R ,不计空气阻力,若物体在A 处的速度为3gR ,求:(1)物体在B 点时的速度;(2)物体离开C 点后还能上升多高.学生分析后利用机械能守恒定律可解得:3, 3.5B v gR h R ==。
机械能守恒定律一、教学目标1.在已经学习有关机械能概念的基础上,学习机械能守恒定律,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.学习从功和能的角度分析、处理问题的方法,提高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.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)引入新课结合复习引入新课。
前面我们学习了动能、势能和机械能的知识。
在初中学习时我们就了解到,在一定条件下,物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化,下面我们观察演示实验中物体动能与势能转化的情况。
[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)教学过程设计在观察演示实验的基础上,我们从理论上分析物理动能与势能相互转化的情况。
必修2第四章第五节机械能守恒定律教案教学目标:一、知识目标: 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。
3、在具体问题中,能判定机械能是否守恒,二、能力目标: 1、学会在具体的问题中判这定物体的机械能是否守恒;2、初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题。
三、德育目标:通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。
四、教学重点: 1、从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。
2、能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒五、教学方法: 1、关于机械能守恒定律的得出,采用师生共同演绎推导的方法,明确该定律数学表达式公式的来龙去脉。
2、关于机械能守恒的条件,在教学时采用列举实例,具体情况具体分析的方法。
教学过程一、导入新课1、投影思考题:①本章中我们学习了哪几种形式的能?②动能定理的内容和表达式是什么?③重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?学生回答:①本章我们学习了以下几种能:动能、重力势能、弹性势能。
②动能定理的内容是:物体所受合外力所做的功等于物体动能的改变,即:W=EK2-EK1。
③重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为:WG=EP1-EP23、教师总结:①同学们要注意动能定理中动能的变化量是末动能减去初动能,而重力做功与重力势能改变之间关系式中初位置的重力势能与末位置重力势能的差。
②引入:动能、重力势能、弹性势能属于力学范畴,统称为机械能,本节课我们就来研究有关机械能的问题。
二、新课教学(一)机械能1、概念:物体的动能、势能的总和即E =E K +E P2、机械能是标量,具有相对性(需要设定势能参考平面)3、机械能之间可以相互转化。
(1)实例分析:滚摆上卷然后自由释放说明重力势能和动能间的相互转化。
(2)播放图片,请学生认真观察瀑布、撑杆跳、蹦床运动分析起动能和势能的转化。
4、过渡:通过上述分析,我们得到动能和势能之间可以相互转化,那么在动能势能的转化过程中,动能和势能的和有什么变化呢?(二)机械能守恒定律的推导老师与学生一起做个小实验:小球会不会碰鼻子?这个例子有势能和动能的转换,如果我们掌握了其中的规律,就能采取恰当的方式处理了。
高中物理《4.5 机械能守恒定律》学案3 教科版必修21、验证机械能守恒定律、2、熟悉瞬时速度的测量方法、3、能正确进行实验操作,分析实验数据得出结论,能定性地分析产生误差的原因、学习重点1、验证机械能守恒定律、2、熟悉瞬时速度的测量方法、3、能正确进行实验操作,分析实验数据得出结论,能定性地分析产生误差的原因、学习难点1、验证机械能守恒定律、2、熟悉瞬时速度的测量方法、3、能正确进行实验操作,分析实验数据得出结论,能定性地分析产生误差的原因、课前预习使用说明与学法指导教材高一物理必修二第四章第五节知识准备1、机械能守恒定律的表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2、ΔEk增=、ΔEA增=、2、机械能守恒的条件:、3、在匀变速直线运动中,某段时间内的平均速度等于该段时间内刻的瞬时速度,即=v4、实验原理:做自由落体运动的物体,在下落过程中,重力势能减少,动能增加,如果重力势能的减少量动能的增加量,就验证了机械能守恒、5、两种验证方案(1)若以重物下落的起始点O 为基准,设重物的质量为m,测出重物自起始点O下落距离h时的速度v,则在误差允许范围内,由计算得出mv2=mgh,机械能守恒定律即被验证、(2)若以重物下落过程中的某一点A为基准,设重物的质量为m,测出重物对应于A点的速度vA,再测出重物由A 点下落Δh后经过B点的速度vB,则在误差允许范围内,由计算得出mv-mv=mgΔh,机械能守恒定律即被验证、6、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器(或电火花计时器)、重锤(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4 V~6 V)、教材助读仔细阅读教材,知道实验原理及过程预习自测预习自测题课内探究情景导入学始于疑质疑探究一、实验步骤1、按图1甲把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点计时器与电源连接好、把纸带的一端在重物上用夹子固定好,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近、3、先接通电源后放手,让重物拉着纸带自由下落、4、重复几次,得到3~5条打好点的纸带、5、从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2 mm的一条纸带,在起始点标上0,以后任取间隔相同时间的点依次标上1、2、3……,用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……(如图乙所示)二、数据处理1、利用公式vn=,计算出点1、点2、点3…的瞬时速度v1、v2、v3…、2、要验证的是mv2=mgh或mv-mv=mgΔh,方程两边都有质量,故不需要测量重物的质量m,在实验误差允许范围内,比较v2与gh(或v-v与gΔh)是否相等、三、误差分析1、本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差、重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差、2、测量时采取多次测量求平均值的方法来减小偶然误差,安装打点计时器使两限位孔中线竖直,并且选择质量适当大些、体积尽量小些的重物来减小系统误差、四、实验注意事项1、打点计时器安装要稳固,并使两限位孔的中线在同一竖直线上,以减小摩擦阻力、2、应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力相对减小、3、实验时,应先接通电源,让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落、4、本实验中的两种验证方法均不需要测重物的质量m、5、速度不能用v=gt或v=计算,应根据纸带上测得的数据,利用vn=计算瞬时速度、【例1】如图2所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图、现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带夹子的重锤、天平、回答下列问题:为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有、(填入正确选项前的字母)A、毫米刻度尺B、秒表C、0~12 V的直流电源D、0~12 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有、(写出两个原因)【例2】在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,查得当地的重力加速度g=9、8 m/s2,某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图3所示,图中O点是打点计时器打出的第一个点,A、B、C、D分别是每打两个点取的计数点、则重物由O点运动到B 点时(重物质量为m kg) (1)重力势能的减少量是 J、动能的增加量是 J、(2)根据计算的数据得出的结论:、【例3】利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图4所示、(1)实验步骤:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,将导轨调至水平;②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l=9、30 mm、③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=cm、④将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2;⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2;⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m、(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=和v2=、②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=________和Ek2=________、③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少量ΔEp= (重力加速度为g)、(3)如果ΔEp=,则可认为验证了机械能守恒定律、知识网络当堂检测1、用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中,下列物理量中需要测量的有()A、重物的质量B、重力加速度C、重物下落的高度D、与重物下落高度对应的重物的瞬时速度2、在验证机械能守恒定律的实验中,对于自由下落的重物,下列说法正确的是()A、只要足够重就可以B、只要体积足够小就可以C、既要足够重,又要体积非常小D、应该密度大些,还应便于夹紧纸带,使纸带随同重物运动时不致被扭曲3、用自由落体法验证机械能守恒定律,就是看mv是否等于mghn(n为计数点的编号0、1、2…n)、下列说法中正确的是( )A、打点计时器打第一个点0时,重物的速度为零B、hn是计数点n到起始点0的距离C、必须测量重物的质量D、用vn=gtn计算vn时,tn=(n-1)T(T为打点周期)4、在“验证机械能守恒定律”的实验中:(1)将下列主要的实验步骤,按照实验的合理顺序把步骤前的序号填在题后横线上:A、用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器处;B、将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器的限位孔;C、取下纸带,在纸带上任选几点,测出它们与第一个点的距离,并算出重物在打下这几个点时的瞬时速度;D、接通电源,松开纸带,让重物自由下落;E、查出当地的重力加速度g的值,算出打下各计数点时的动能和相应的减少的重力势能,比较它们是否相等;F、把测量和计算得到的数据填入自己设计的表格里、答:_________________________________________________________ _______________、(2)动能值和相应重力势能的减少值相比,实际上哪个值应偏小些?答:_________________________________________________________ _______________、课后反思课后练习▲练习与评价(课本P5)▲发展空间(课本P5)▲补充练习:。
《机械能守恒定律》教学设计一、教材分析机械能守恒定律是学生进入高中系统学习物理学后第一次遇到的守恒定律,是能量守恒定律的一个特例,是高中学生对能量转化和守恒的启蒙。
能量守恒定律是自然界中的普遍定律,是认识自然、掌握自然规律的重要“工具”。
能量转化和守恒思想贯穿整个高中教材,在学习本节内容之前,学生已经学习过了功、功率、动能、重力势能、弹性势能、功能关系、动能定理、重力做功与重力势能变化的关系,已经具备了从理论推导得出机械能守恒定律条件的能力。
因此,通过本节内容的学习,既提供了一条解决力学问题的新途径,又可为后续课程的学习打下良好的基础。
机械能守恒定律起着承前启后的作用,是必须牢固掌握的一个重要规律。
二、学情分析学生已经在初中学习过有关机械能的基本概念,对“机械能”并不算陌生,接受起来相对轻松。
通过前几节内容的学习,同学们对“机械能”这一概念较初中有了更深认识,在此基础上学习机械能守恒定律学生比较容易理解。
三、教学目标1.知识与技能(1)知道机械能的各种形式,能够分析动能和势能之间的相互转化。
(2)能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系,推导出机械能守恒定律。
(3)知道机械能守恒的条件,能运用机械能守恒定律解决有关问题。
2.过程和方法利用利用单摆球摆动探究实验,来分析重力做功和势能的相互转化,让学生分析归纳得到转化的规律及条件,通过猜想在只有重力做功的前提下,对机械能守恒条件的归纳,经历在不同的现象中寻找共性的研究方法。
3.情感态度与价值观培养学生发现和提出问题,并利用已有知识探索学习新知识的能力。
使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。
初步树立变中有恒、能量守恒的观点。
四、教学重点和难点重点:1.运用探究实验探究机械能守恒定律2.理解机械能守恒定律难点:理解机械能守恒.定律,并能灵活运用机械能守恒定律解决问题.五、教学资源多媒体,过山车,单摆等实验器材。
六、教学设计机械能守恒定律是本章的重点内容,要求学生能初步掌握机械能守恒定律的内容并能用来解决一些简单问题。
新人教版高中物理必修二同步学案第七章机械能守恒定律第八节机械能守恒定律【探究学习】⒈机械能包括能和能,重力做功能和能可以转化,弹力做功能和能可以转化。
⒉机械能守恒定律:在做功的物体系统内,与可以而总的保持不变。
⒊一个小球在真空中自由下落,另一个质量相同的小球在粘滞性较大的液体中匀速下落,它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方。
在这两种情况下,重力所做的功相等吗?重力势能各转化成什么形式的能量?⒋只有重力做功和只受重力是一回事吗?⒌怎样判断物体的机械能是否守恒?⒍利用机械能守恒定律解题的基本步骤是什么?【课堂实录】一、导入新课1、提出课题—机械能守恒定律。
(板书)2、力做功的过程也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程,物体的动能和势能总和称为机械能,例举:通过重力或弹力做功,动能与势能相互转化。
分析上述各个过程中能量转换及重力、弹力做功的情况。
实验1:(激疑)钢球用细绳悬起,请一同学靠近,将钢球偏至同学鼻子处释放,摆回时,观察该同学反应。
释放钢球后,学生联系到伽利略理想实验中的判断,认识到若无空气阻力,应该摆到等高处,不会碰到鼻子。
二、新课教学1、探究守恒量实验2:让小球摆动,通过实验发现,小球可以摆到跟释放点等高处,再用一钉子固定在小黑板上某点挡住细线,再观察,发现仍等高。
引导学生讨论探究摆动中能量转换,分析实验现象所展示的能量转化特点,实验1和实验2中小球在摆动过程中通过重力做功,势能与动能互相转换:小球摆动过程中总能回到原来高度,好像“记得”自己原来的高度,说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的,是什么呢?实验3:⑴将小黑板倾斜,让小钢球靠着黑板运动,观察现象。
⑵小黑板不倾斜,将小钢球换成泡沫球再做,观察现象。
小球有时能摆到原来的高度,有时不能摆到原来的高度。
2、探究规律,并找出机械能不变的条件。
提出研究方法:在探究物理规律时,应该是由简单到复杂,逐步深入,先对简单的物理现象进行探究,然后加以推广深化。
高中物理必修二《机械能守恒定律》精品教学案(全章整理)第一节追寻守恒量教学目标:(一)知识与技能1、了解守恒思想的重要性。
2、知道能量慨念的形成过程。
3、知道动能和势能的慨念,了解势能和动能的决定因素。
4、知道势能和动能可以相互转化,且在转化过程中能量守恒。
(二)过程与方法1、通过实验观察,让学生感知事物本身存在的规律。
2、学生列举生活中物理现象,进一步体会守恒的基础性、普遍性、重要性。
(三)情感、态度与价值观培养学生实事求是的态度,并能依据守恒的思想去解决实际问题。
教学重点:追寻守恒量,建立能量概念的过程。
教学难点:在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。
教学方法:教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、实验观察。
教学用具:计算机、投影仪、CAI课件、录像片教学过程:(一)引入新课教师指导学生列举生活中能量转化的例子,让学生初步体会“能量”在人类生活中的重要性。
学生积极思考,列举实例并与其他同学交流。
(二)新课教学教师让同学们自己阅读教材,提出问题:什么叫守恒?教材中说:在牛顿之前,伽利略的斜面理想实验已经显现了能量及其守恒的思想,这个实验中什么是不变的?学生阅读课文,思考、讨论与同学交流结果。
演示斜面实验:让学生观察,当小球沿A斜面从一定的高处由静止滚下时,小球的高度不断减少,而速度不断增大,这说明小球凭借其位置而具有的物理量不断减少,而由于运动而具有的物理量不断增大。
当小球从斜面底沿另一个斜面向上滚时,小球的位置不断升高,而速度不断减小,说明小球凭借位置而具有的物理量不断增加,由于运动而具有的物理量逐渐减少。
如果斜面是光滑的,当小球到达B斜面的相同高度时,速度为零,小球好像“记得”自己起始的高度。
演示滚摆实验和单摆实验,进一步强化,如果没有摩擦和介质阻力,物体好像“记得”自己初始的高度,即某一量是守恒的。
总结上述实验得出:将实际生活中的问题理想化后,确实存在着某一物理量是不变的。
能量:在物理学中,我们把以上这一事实说成是“有某一量是守恒的”,并且把这个量叫做能量(energy)或能。
高中物理《4.5 机械能守恒定律》学案2 教科版必修21、进一步理解机械能守恒的条件及其判定、2、能灵活应用机械能守恒定律的三种表达方式、3、在多个物体组成的系统中,会应用机械能守恒定律解决相关问题、4、明确机械能守恒定律和动能定理的区别、学习重点1、进一步理解机械能守恒的条件及其判定、2、能灵活应用机械能守恒定律的三种表达方式、3、在多个物体组成的系统中,会应用机械能守恒定律解决相关问题、4、明确机械能守恒定律和动能定理的区别、学习难点1、能灵活应用机械能守恒定律的三种表达方式、2、在多个物体组成的系统中,会应用机械能守恒定律解决相关问题、3、明确机械能守恒定律和动能定理的区别、课前预习使用说明与学法指导学习了机械能守恒定律后,利用机械能守恒定律解决实际问题知识准备机械能守恒定律表达式,对机械能守恒定律的理解教材助读通过网上查询,练习册等途径熟悉机械能守恒定律的运用预习自测1、机械能包括动能、和、2、机械能守恒的条件(1)只有重力或弹力做功、(2)除重力、弹力外,物体还受其他力,但其他力不做功、(3)除重力、弹力外,还有其他力做功,但其他力做功之和为零、3、机械能守恒定律的表达式(1)Ek1+Ep1=(2)ΔEk增=(3)ΔEA增=4、动能定理:合外力所做的功等于物体、预习自测题课内探究情景导入学始于疑质疑探究一、机械能是否守恒的判断【例1】如图1所示,m1>m2,不计摩擦和空气阻力,m1向下运动过程中,下列说法正确的是()A、m2的机械能守恒B、m1的机械能守恒C、m1和m2的总机械能减少D、m1减少的机械能等于m2增加的机械能方法总结首先判断是分析单个物体(其实是单个物体与地球组成的系统)还是系统,看机械能是否守恒,然后根据守恒条件做出判断、单个物体:除重力外无其他力做功(或其他力对这个物体做功之和为零)、系统:外力中除重力外无其他力做功,内力做功之和为零、针对训练如图2所示,一光滑斜面置于光滑水平地面上,其上有一物体由静止沿斜面下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是()A、物体的重力势能减少,动能增加B、斜面的机械能不变C、斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功D、物体和斜面组成的系统机械能守恒二、多物体组成的系统的机械能守恒问题【例2】如图3所示,质量为m的木块放在光滑的水平桌面上,用轻绳绕过桌边的光滑定滑轮与质量为M的砝码相连、已知M=2m,让绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离(未落地)时,木块仍没离开桌面,则砝码的速度为多少?方法总结多个物体组成的系统,就单个物体而言,机械能一般不守恒,但就系统而言机械能往往是守恒的、对系统列守恒方程时常有两种表达形式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或ΔEA增=ΔEB减,运用前者需要选取合适的参考平面,运用后者无需选取参考平面,只要判断系统内哪个物体的机械能减少了多少,哪个物体的机械能增加了多少就行了、三、机械能守恒定律和动能定理的比较【例3】如图4所示,小球从高h的光滑斜面上滚下,经有摩擦的水平地面再滚上另一光滑斜面,当它到达h/3高度时,速度变为0,求小球最终停在何处、方法总结两大规律的比较机械能守恒定律:动能定理:知识网络当堂检测1、关于机械能守恒定律的适用条件,以下说法中正确的是( )A、只有重力和弹力作用时,机械能守恒B、当有其他外力作用时,只要合外力为零,机械能就守恒C、当有其他外力作用时,只要除重力以外的其他外力做功为零,机械能就守恒D、炮弹在空中飞行时,不计空气阻力,仅受重力作用,所以炮弹爆炸前后机械能守恒2、如图5所示,一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,轻绳两端各系一小球a和b,a球质量为m,静置于地面;b球质量为3m,用手托住,离地面高度为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、hB、1、5hC、2hD、2、5h3、如图6所示,某人以v0=4 m/s的速度斜向上(与水平方向成25角)抛出一个小球,小球落地时速度为v=8 m/s,不计空气阻力,求小球抛出时的高度h、甲、乙两位同学看了本题的参考解法“mgh=mv2-mv”后争论了起来、甲说此解法依据的是动能定理,乙说此解法依据的是机械能守恒定律,你对甲、乙两位同学的争论持什么观点,请简单分析,并求出抛出时的高度h、(g 取10 m/s2)课后反思课后练习▲练习与评价(课本P5)▲发展空间(课本P5)▲补充练习:1、桌面距地面高为h,质量为m的小球从桌面边缘上方且距桌面高为H处自由下落、不计空气阻力,假设桌面处于零势能位置,则小球落到地面前瞬间的机械能为()A、mghB、mgHC、mg(H+h)D、mg(H-h)2、在下面列举的各例中,若不考虑阻力作用,则物体的机械能发生变化的是()A、用细杆拴着一个物体,以杆的另一端为固定轴,使物体在光滑水平面上做匀速圆周运动B、细杆拴着一个物体,以杆的另一端为固定轴,使物体在竖直平面内做匀速圆周运动C、物体沿光滑的曲面自由下滑D、用一沿固定斜面向上、大小等于物体所受摩擦力的拉力作用在物体上,使物体以一定的初速度沿斜面向上运动3、质量为m的物体,从静止开始以2g的加速度竖直向下运动h高度,下列说法中正确的是 ( )A、物体的重力势能减少2mghB、物体的机械能保持不变C、物体的动能增加2mghD、物体的机械能增加mgh4、物体做自由落体运动,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、在下列所示图像中,能正确反映各物理量之间关系的是()5、如图4甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t =0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复,不计空气阻力、通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,则()A、t1时刻小球动能最大B、t2时刻小球动能最大C、t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少D、t2~t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能6、如图6所示,AB是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道,下端B点与水平直轨道相切、一个小物块自A点由静止开始沿轨道下滑,已知轨道半径为R=0、2 m,小物块的质量为m=0、1 kg,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0、5,g取10 m/s2、求:(1)小物块在B点时受到的圆弧轨道的支持力;(2)小物块在水平面上滑动的最大距离、7、如图7所示,用细圆管组成的光滑轨道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r≪R、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,问:(1)若要小球能从C端出来,初速度v0需多大?(2)在小球从C端出来的瞬间,管壁对小球的压力为mg,那么小球的初速度v0应为多少?。
第5节机械能守恒定律第1课时机械能守恒定律[导学目标] 1.能够分析动能和势能之间的相互转化问题.2.能够推导机械能守恒定律.3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒.4.能运用机械能守恒定律解决有关问题,并领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性.1.本章中我们学习了哪几种形式的能?________________________________________________________________________ 2.动能定理的内容和表达式是什么?________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3.重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系?________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4.我们在初中学习时知道,在一定条件下,物体的动能和势能可以________.一、动能与势能的转化规律[问题情境]1.物体沿光滑斜面下滑,重力对物体做正功,物体重力势能减少,减少的重力势能到哪里去了?2.射箭时,发生弹性形变的弓弦恢复到原来形状时,弹性势能减少了,减少的弹性势能到哪里去了?[要点提炼]1.重力势能的变化是由于重力或弹力做功而引起的.如果重力做正功,重力势能______,动能______,意味着重力势能转化为动能;反之,如果重力做负功,重力势能______,动能______,意味着动能转化为重力势能.在转化过程中,动能与重力势能之和不变.2.动能与弹性势能间的转化只有弹力做功时,若弹力做正功,弹性势能______,动能______,弹性势能转化为动能;若弹力做负功,弹性势能______,动能______,动能转化为弹性势能.在转化过程中,动能与弹性势能之和不变.[即学即用]1.跳伞运动员在空中做自由落体运动的过程中,他具有的( )A.动能增加,势能减少B.动能增加,势能不变C.动能减少,势能增加D.动能不变,势能减少图12.如图1所示,地面上竖直放一根轻弹簧,其下端和地面固定连接,一物体从弹簧正上方距弹簧一定高度处自由下落,则( )A.物体和弹簧接触时,物体的动能最大B.与弹簧接触的整个过程,物体的动能和弹簧弹性势能的和不断增加C.与弹簧接触的整个过程,物体的动能与弹簧弹性势能的和先增加后减小D.物体在反弹阶段,动能一直增加,直到物体脱离弹簧为止二、机械能守恒定律[问题情境]质量为m的物体自由下落的过程中,经过高度h1处时速度为v1,下落至高度h2处时速度为v2,不计空气阻力,分析由h1下落到h2过程中机械能的变化?[要点提炼]1.内容:在只有______或______做功的物体系统内,动能和势能会发生相互转化,但机械能的总量保持不变,这称为机械能守恒定律.2.几种表达式①用系统的状态量表达:E初=E末,或者E k1+E p1=______,即系统初态的机械能总量等于末态的机械能总量.②用系统的状态量的增量表述:ΔE=0,即系统机械能的______为零.③用系统动能增量和势能增量间的关系表述:ΔEk=-ΔEp,即系统动能的增加量等于______________.④若系统只由两个物体组成,则物体A增加的机械能等于物体B减少的机械能,反之也成立,即ΔE A=-ΔE B或-ΔE A=ΔE B,或ΔE A+ΔE B=____.3.守恒条件(1)从能量特点看:只有系统______和______相互转化,无其他形式能量之间(如内能)的转化,则系统机械能守恒.如物体间发生相互碰撞、物体间发生相对运动且有相互间的摩擦作用时,有内能的产生,机械能一般不守恒.(2)从做功特点看:只有______和系统内的______做功,具体表现在:①只受重力(或系统内弹力),如所有做抛体运动的物体(不计空气阻力).图2②除重力、弹力外,物体还受其他力,但其他力不做功,如物体沿光滑的曲面下滑,尽管受到支持力,但支持力不做功.③其他力做功,但做功的代数和为零.如图2所示,A、B构成的系统,忽略绳的质量和绳与滑轮间摩擦,在A向下、B向上运动的过程中,F A和F B都做功,但W A+W B=0,不存在机械能与其他形式能量的转化,则A、B 系统机械能守恒.[即学即用]3.下列关于机械能是否守恒的叙述中正确的是( )A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.做曲线运动的物体机械能可能守恒C.外力对物体做功为零时,机械能一定守恒D.除重力外,其他力均不做功,物体的机械能守恒4.如图3所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )图3A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,A机械能守恒B.乙图中,在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时,物体B机械能守恒C.丙图中,不计任何阻力时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B机械能守恒D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒5.桌面高为h,质量为m的小球从桌面上方高为H处自由下落.不计空气阻力,假设桌面处于零势能位置,则小球落到地面前瞬间的机械能为( )A.mgh B.mgHC.mg(H+h) D.mg(H-h)三、机械能守恒定律的应用应用机械能守恒定律解题的步骤(1)确定研究对象;(2)对研究对象进行正确的受力分析;(3)判断各个力是否做功,并分析是否符合机械能守恒的条件;(4)视解题方便选取零势能参考平面,并确定研究对象在始、末状态时的机械能;(5)根据机械能守恒定律列出方程,或再辅之以其他方程,进行求解.例1一个人站在阳台上,以相同的速率v0,分别把三个球竖直向上抛出、竖直向下抛出、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的速率( )A.上抛球最大B.下抛球最大C.平抛球最大D.三球一样大图4例2如图4所示,质量为m的物体,以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动,不计空气阻力,若物体通过轨道最低点B时的速度为3gR,求:(1)物体在A点时的速度大小;(2)物体离开C点后还能上升多高.图5例3如图5所示,在倾角为α=30°的光滑斜面上通过滑轮连接着质量m A=m B=10 kg 的两个物体A和B,开始时物体A固定在离地高h=5 m的地方,物体B位于斜面底端,静止释放物体A后,求:(1)物体A即将着地时A的动能.(2)物体B离开斜面底端的最远距离.(g=10 m/s2)第5节机械能守恒定律第1课时机械能守恒定律课前准备区1.动能、重力势能、弹性势能.2.合外力所做的功等于物体动能的变化,即W=ΔE k.3.重力所做的功和物体重力势能的变化之间的关系为:WG=E p1-E p2.4.相互转化课堂活动区核心知识探究一、[问题情境]1.在这一过程中,物体的速度增加了,即物体的动能增加了.这说明:物体减少的重力势能转化成了动能.2.在这一过程中,弹力做正功,弓的弹性势能减少,而箭的动能增加了.这说明:弓减少的弹性势能转化成了箭的动能.[要点提炼]1.减少增加增加减少2.减少增加增加减少[即学即用] 1.A2.C [物体在接触弹簧前做的是自由落体运动,从接触弹簧到弹力等于重力做的是加速度逐渐减小的加速运动,弹力等于重力时速度最大,再向下做的是加速度逐渐增大的减速运动,速度减至零后向上完成相反的过程,故A 、D 错误;接触弹簧后,重力势能先减小后增大,根据能量转化,动能和弹性势能之和先增大后减小,B 错误,C 正确.]二、[问题情境]根据动能定理,有:12mv 22-12mv 21=WG下落过程中重力对物体做功,重力做的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WG =mgh 1-mgh 2由以上两式可以得到12mv 22-12mv 21=mgh 1-mgh 2移项得12mv 22+mgh 2=12mv 21+mgh 1总的机械能保持不变. [要点提炼] 1.重力 弹力2.①E k2+E p2 ②增量 ③势能的减少量 ④0 3.(1)动能 势能 (2)重力 弹力 [即学即用]3.BD [做匀速直线运动的物体,动能不变,但机械能不一定守恒,如:匀速上升的物体,机械能就不断增大,选项A 错误.做曲线运动的物体,若只有重力做功,它的机械能就守恒,如:做平抛运动的物体,选项B 正确.外力对物体做的功为零,是动能不变的条件,机械能不变的条件是除重力外,其他力不做功或做功的代数和为零,选项C 错误,选项D 正确.]4.BCD [甲图中重力和弹力做功,物体A 和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A 机械能不守恒,A 错.乙图中物体B 除受重力外,还受弹力、拉力、摩擦力,但除重力之外的三个力做功的代数和为零,机械能守恒,B 对.丙图中绳子张力对A 做负功,对B 做正功,代数和为零,A 、B 机械能守恒,C 对.丁图中小球的动能不变,势能不变,机械能守恒,D 对.]5.B [小球下落过程中,只有重力做功,机械能守恒,因为选取桌面为参考平面,所以开始时机械能为mgH ,小球落地前瞬间的机械能仍为mgH ,故选B.]三、例1 D [三球在空中的运动轨迹虽然不同,但都是只有重力做功,故可用机械能守恒定律求解,选地面为参考平面,对任意球都有12mv 2t =mgh +12mv 20,所以v t =v 20+2gh ,因为它们的h 、v 0(初速度大小)相同,所以落地时速度的大小也相同.]例2 (1)3gR (2)3.5R解析 (1)物体在运动的全过程中只有重力做功,机械能守恒,设B 点为势能零点.设B 处的速度为v B ,则mg·3R+12mv 20=12mv 2B ,得v 0=3gR.(2)设从B 点上升的高度为H B ,由机械能守恒可得mgH B =12mv 2B ,H B =4.5R所以离开C 点后还能上升H C =H B -R =3.5R. 例3 (1)125 J (2)7.5 m解析 (1)A 即将着地时,B 在斜面上上滑的高度为hsin α,此时A 、B 的速度大小相等,设为v.对A 、B 组成的系统,只有重力做功,机械能守恒,则:m A gh =12m A v 2+12m B v 2+m B ghsin α,解得v =gh 1-sin α =10×5× 1-12m/s =5 m/s ,则E kA =12m A v 2=12×10×52J =125 J.(2)设B 上升的最大高度为h′,以地面为参考平面,由机械能守恒定律,得: m B ghsin α+12m B v 2=m B gh′,得h′=ghsin α+12v 2g =10×5×12+12×2510 m =3.75 m ,则B 离开底端的最远距离为L =h′sin α=3.7512 m =7.5 m。