《机械能守恒定律的应用》教案Word格式.docx
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(1)内容:
在只有或做功的物体系统内,物体的能和能可以相互转化,而总的能保持不变。
(2)表达式:
E1=E2即+=+或
(3)条件:
只有系统内力、力做功,其他系统内外的力都不做功。
【教学内容】
一、守恒条件的理解
【情景一】如图所示,下列四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图A、B、C中的斜面是光滑的,图D中的斜面是粗糙的,图A、B中的F为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图A、B、D中的木块向下运动.图C中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是:
()
解析:
练习1:
下列关于物体机械能守恒的说法中,正确的是:
()
A.运动的物体,若受合外力为零,则其机械能一定守恒
B.合外力对物体不做功,物体的机械能一定守恒
C.物体只发生动能与势能的相互转化时,物体的机械能守恒
D.做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒
练习2:
如图所示,木块B放在光滑的水平桌面上,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。
则从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中()
A.子弹A与木块B组成的系统机械能守恒
B.子弹A与木块B组成的系统机械能不守恒
率(速度大小)()
A.上抛球最大B.下抛球最大
C.平抛球最大D.三球一样大
下列几种情况中小球的初速度V0大小均相等,抛出点都在同一水平面上,斜面固定,空气阻力均不计。
①小球以初速度V0从倾角为30°
足够长的光滑斜面底端上滑;
②小球以初速度V0从倾角为60°
足够长的光滑斜面底端上滑;
③小球以初速度V0竖直上抛;
④小球以初速度V0、倾角为60°
斜向上抛出;
⑤小球初速度V0从倾角为30°
长为1m的光滑斜面底端上滑,滑至顶端后飞离斜面;
⑥小球初速度V0从倾角为30°
长为2m的光滑斜面底端上滑,滑至顶端后飞离斜面;
比较:
(1)情景①②③④中小球达到的最大高度?
(2)情景①和⑤中小球达到的最大高度?
(3)情景⑤和⑥中小球达到的最大高度?
如图所示,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
应用机械能守恒定律的解题步骤:
(1)选取研究对象(物体或系统);
(2)明确研究过程,分析研究对象的受力和做功情况,判断机械能是否守恒;
(3)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。
(4)根据机械能守恒定律列出方程,进行求解。
三、机械能守恒定律的推广
【情景三】一质量为50kg的同学在电梯中正以6m/s的速度匀速上升,从某时刻开始随电梯以2m/s2的加速度匀减速上升直到停止运动。
则该同学在匀减速上升的过程中,机械能是否守恒?
若守恒,请说明理由;
若不守恒,机械能变化了多少?
思考:
电梯对人的支持力做了多少功?
你从中得到什么启发?
1.机械能守恒定律的推广:
除系统内重力、弹力以外的其他力(包括系统内外的力)所做的总功等于系统机械能的变化量。
2.表达式:
W其他=△E机械
3.说明
(1)除系统内重力、弹力以外的其他力所做的总功为正功,则系统的机械能增加。
(2)除系统内重力、弹力以外的其他力所做的总功为负功,则系统的机械能减少。
练习:
一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向下加速运动,则在此物体下降h高度的过程中,物体的()
A.重力势能减少了2mghB.动能增加了2mgh
C.机械能保持不变D.机械能增加了mgh
【课后练习】
一、选择题(每题6分,共36分)
1、下列说法正确的是:
A、物体机械能守恒时,一定只受重力和弹力的作用。
B、物体处于平衡状态时机械能一定守恒。
C、在重力势能和动能的相互转化过程中,若物体除受重力外,还受到其他力作用时,物体的机械能也可能守恒。
D、物体的动能和重力势能之和增大,必定有重力以外的其他力对物体做功。
2、从地面竖直上抛两个质量不同而动能相同的物体(不计空气阻力),当上升到同一高度时,它们()
A.所具有的重力势能相等B.所具有的动能相等
C.所具有的机械能相等D.所具有的机械能不等
3、一个原长为L的轻质弹簧竖直悬挂着。
今将一质量为m的物体挂在弹簧的下端,用手托住物体将它缓慢放下,并使物体最终静止在平衡位置。
在此过程中,系统的重力势能减少,而弹性势能增加,以下说法正确的是()
A、减少的重力势能大于增加的弹性势能B、减少的重力势能等于增加的弹性势能
C、减少的重力势能小于增加的弹性势能D、系统的机械能增加
4、如图所示,桌面高度为h,质量为m的小球,从离桌面高H处自由落下,不计空气阻力,假设桌面处的重力势能为零,小球落到地面前的瞬间的动能应为()
A、mghB、mgHC、mg(H+h)D、mg(H-h)
5、某人用手将1kg物体由静止向上提起1m,这时物体的速度为2m/s,下列说法正确的是()
A.手对物体做功12JB.合外力做功2JC.合外力做功12JD.物体克服重力做功10J
6.一物体静止在升降机的地板上,在升降机匀加速上升的过程中,地板对物体的支持力所做的功等于()
A.物体克服重力所做的功B.物体动能的增加量
C.物体机械能的增加量D.物体动能增加量与重力势能增加量之差
7、质量为m的子弹,以水平速度v射入静止在光滑水平面上质量为M的木块,并留在其中,下列说法正确的是()
A.子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等
B.阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等
C.子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等
D.子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功
8把质量为3.0kg的石块,从高30m的某处,以
的速度向斜上方抛出,
,不计空气阻力,石块落地时的速率是;
若石块在运动过程中克服空气阻力做了73.5J的功,石块落地时的速率又为。
9..如图所示质量为m小球自弧形斜面顶端A由静止滑下,在斜面底端B进入半径为R的圆形轨道,BC为圆形轨道直径,小球刚好能通过圆形轨道的最高点C,已知A、B两点的高度差为3R,AB段粗糙,BC段光滑,求小球在B点的速度与A到B过程摩擦力对小球做的功。
10.如图所示,倾斜轨道的下端与竖直圆轨道相接,使小球从倾斜轨道上端由静止开始释放。
已知圆轨道半径R=0.9m,不计小球与轨道之间的摩擦力和空气阻力,g=10m/s2
(1)要使小球能通过圆轨道的最高点P,小球至少从距地面多高处释放?
(2)如果小球从距地面高H=2.6m处由静止开始释放,到达P点的速度多大?
此时小球对圆轨道的压力多大?
1.CD2.C3.A4.C5.ABD6.C7.BD8.25m/s;
24m/s
10.
(1)2.25m;
(2)4m/s;
3.89N