高中物理机械能机械能守恒定律复习教学设计学情分析教材分析课后反思.docx
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高中物理机械能机械能守恒定律复习教学设计学情分析教材分析课后反思
机械能机械能守恒定律教学设计
考点一 机械能守恒的判断
[考点梳理]
1．守恒条件：
只有重力或系统内的弹力做功．
2．判断方法
[典例应用]
例题一:
如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连接着一轻弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去力F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧的弹性势能逐渐减少
B．物体的机械能不变
C．弹簧的弹性势能先增加后减少
D．弹簧的弹性势能先减少后增加
变式题：
木块静止挂在绳子下端，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到一定高度如图所示，从子弹开始射入到共同上摆到最大高度的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．子弹的机械能守恒
B．木块的机械能守恒
C．子弹和木块总机械能守恒
D．子弹和木块上摆过程中机械能守恒
考点二 对机械能守恒定律的理解及应用
1．三种守恒表达式的比较
2.应用机械能守恒的方法步骤
（2）根据受力分析和各力做功情况分析，确定是否符合机械能守恒条件．
（3）确定初末状态的机械能或运动过程中物体机械能的转化情况．
（4）选择合适的表达式列出方程，进行求解．
（5）对计算结果进行必要的讨论和说明．
例题二、（2015·河南郑州模拟）如图所示，一个半径R＝1.0m的圆弧光滑轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与竖直方向夹角θ＝60°，C为轨道最低点，D为轨道最高点．一个质量m＝0.50kg的小球（视为质点）从空中A点以v0＝4.0m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道．重力加速度g取10m/s2.试求：
（1）小球抛出点A距圆弧轨道B端的高度h.
（2）小球经过轨道最低点C时对轨道的压力FC.
变式题二、如图所示，斜面轨道AB与水平面之间的夹角θ＝53°，BD为半径R＝4m的圆弧形轨道，且B点与D点在同一水平面上，在B点，斜面轨道AB与圆弧形轨道BD相切，整个轨道处于竖直平面内且处处光滑，在A点处有一质量m＝1kg的小球由静止下滑，经过B、C两点后从D点斜抛出去，最后落在地面上的S点时的速度大小vS＝8m/s，已知A点距地面的高度H＝10m，B点距地面的高度h＝5m，设以MDN为分界线，其左边为一阻力场区域，右边为真空区域，g取10m/s2，cos53°＝0.6，求：
（1）小球经过B点时的速度为多大？
（2）小球经过圆弧轨道最低处C点时对轨道的压力多大？
（3）小球从D点抛出后，受到的阻力Ff与其瞬时速度方向始终相反，求小球从D点至S点的过程中阻力Ff所做的功．
达标练习
一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后括号内）
1．如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．斜劈对小球的弹力不做功
B．斜劈与小球组成的系统机械能守恒
C．斜劈的机械能守恒
D．小球重力势能减小量等于斜劈动能的增加量
2．如图所示，一小球从距竖直弹簧一定高度静止释放，与弹簧接触后压缩弹簧到最低点（设此点小球的重力势能为0）．在此过程中，小球重力势能和动能的最大值分别为EP和Ek，弹簧弹性势能的最大值为E′P，则它们之间的关系为（ ）
A．EP＝E′P＞EkB．EP＞Ek＞E′P
C．EP＝Ek＋E′PD．EP＋Ek＝E′P
3．质量均为m的a、b两球固定在轻杆的两端，杆可绕点O在竖直面内无摩擦转动，两球到点O的距离L1>L2，如图所示．将杆拉至水平时由静止释放，则在a下降过程中（ ）
A．杆对a不做功
B．杆对b不做功
C．杆对a做负功
D．杆对b做负功
4.如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A换为质量为2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则小球B下降h时的速度为（重力加速度为g，不计空气阻力）（ ）
A.
B.
C.
D．0
5．质量为m的小球从高H处由静止开始自由下落，以地面作为参考平面．当小球的动能和重力势能相等时，重力的瞬时功率为（ ）
A．2mg
B．mg
C.
mg
D.
mg
6.如图所示，一个小球（视为质点）从h高处由静止开始通过光滑弧形轨道AB进入半径R＝4m的竖直光滑圆轨道，若使小球不与轨道分离，则h的值可能为（g＝10m/s2，所有高度均相对B点而言）（ ）
A．2mB．5mC．7mD．9m
7.如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端各有一杂技演员（可视为质点），a站于地面，b从图示的位置由静止开始向下摆动，运动过程中绳始终处于伸直状态，当演员b摆至最低点时，a刚好对地面无压力，则演员a质量与演员b质量之比为（ ）
A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．4∶1
8．如图所示，a、b两小球静止在同一条竖直线上，离地面足够高，b球质量大于a球质量．两球间用一条细线连接，开始线处于松弛状态．现同时释放两球，球运动过程中所受的空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．下落过程中两球间的距离保持不变
B．下落后两球间距离逐渐增大，一直到细线张紧为止
C．下落过程中，a、b两球都处于失重状态
D．整个下落过程中，系统的机械能守恒
9．如图所示是全球最高的（高度为208米）北京朝阳公园摩天轮，一质量为m的乘客坐在摩天轮中以速率v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假设t＝0时刻乘客在最低点且重力势能为零，那么，下列说法正确的是（ ）
A．乘客运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为Ep＝mgR（1－cos
t）
B．乘客运动的过程中，在最高点受到座位的支持力为m
－mg
C．乘客运动的过程中，机械能守恒，且机械能为E＝
mv2
D．乘客运动的过程中，机械能随时间的变化关系为E＝
mv2＋mgR（1－cos
t）
10．（2012·浙江卷）由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是（ ）
A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2
B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2
C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H>2R
D．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin＝
R
二、综合应用（本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明，方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）
11．（15分）如图所示，半径为R的光滑半圆弧轨道与高为10R的光滑斜轨道放在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连，水平轨道与斜轨道间有一段圆弧过渡．在水平轨道上，轻质弹簧被a、b两小球挤压，处于静止状态．同时释放两个小球，a球恰好能通过圆弧轨道的最高点A，b球恰好能到达斜轨道的最高点B.已知a球质量为m1，b球质量为m2，重力加速度为g.求：
（1）a球离开弹簧时的速度大小va；
（2）b球离开弹簧时的速度大小vb；
（3）释放小球前弹簧的弹性势能Ep.
12．（15分）如图所示，在同一竖直平面内，一轻质弹簧一端固定，另一自由端恰好与水平线AB平齐，静止放于倾角为53°的光滑斜面上．一长为L＝9cm的轻质细绳一端固定在O点，另一端系一质量为m＝1kg的小球，将细绳拉至水平，使小球在位置C由静止释放，小球到达最低点D时，细绳刚好被拉断．之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩，最大压缩量为x＝5cm.（g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6）求：
（1）细绳受到的拉力的最大值；
（2）D点到水平线AB的高度h；
（3）弹簧所获得的最大弹性势能Ep.
学情分析
学生已经在高一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。
效果分析
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，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。
教材分析
机械能守恒定律一节的内容与本章的各节内容有紧密的逻辑关系，是全章知识链中重要的一环，机械能守恒定律的探究建立在前面所学知识的基础上，而机械能守恒定律又是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况，守恒定律在物理学理论和应用方面十分重要，不同运动形式的转化和守恒的思想能指引我们揭露自然规律、取得丰硕成果．物质运动的转化是普遍的，守恒反映了运动转化间的关系，没有转化就不会有守恒．教学过程回顾已学知识，通过几个具体实例，先明确动能和势能的相互转化的关系，引出对机械能守恒定律及守恒条件的理论探究，联系重力势能和重力做功及弹性势能与弹力做功的关系的学习，由定性分析到定量计算，逐步深入，最后得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。
学生在此前已经历了探究守恒量，重力势能的概念和弹性势能的表达式的学习，知道机械能的概念，了解力做功过程也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，这些知识是本节内容学习的基础。
测评练习
一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后括号内）
1．如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．斜劈对小球的弹力不做功
B．斜劈与小球组成的系统机械能守恒
C．斜劈的机械能守恒
D．小球重力势能减小量等于斜劈动能的增加量
2．如图所示，一小球从距竖直弹簧一定高度静止释放，与弹簧接触后压缩弹簧到最低点（设此点小球的重力势能为0）．在此过程中，小球重力势能和动能的最大值分别为EP和Ek，弹簧弹性势能的最大值为E′P，则它们之间的关系为（ ）
A．EP＝E′P＞EkB．EP＞Ek＞E′P
C．EP＝Ek＋E′PD．EP＋Ek＝E′P
3．质量均为m的a、b两球固定在轻杆的两端，杆可绕点O在竖直面内无摩擦转动，两球到点O的距离L1>L2，如图所示．将杆拉至水平时由静止释放，则在a下降过程中（ ）
A．杆对a不做功
B．杆对b不做功
C．杆对a做负功
D．杆对b做负功
4.如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A换为质量为2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则小球B下降h时的速度为（重力加速度为g，不计空气阻力）（ ）
A.
B.
C.
D．0
5．质量为m的小球从高H处由静止开始自由下落，以地面作为参考平面．当小球的动能和重力势能相等时，重力的瞬时功率为（ ）
A．2mg
B．mg
C.
mg
D.
mg
6.如图所示，一个小球（视为质点）从h高处由静止开始通过光滑弧形轨道AB进入半径R＝4m的竖直光滑圆轨道，若使小球不与轨道分离，则h的值可能为（g＝10m/s2，所有高度均相对B点而言）（ ）
A．2mB．5mC．7mD．9m
7.如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端各有一杂技演员（可视为质点），a站于地面，b从图示的位置由静止开始向下摆动，运动过程中绳始终处于伸直状态，当演员b摆至最低点时，a刚好对地面无压力，则演员a质量与演员b质量之比为（ ）
A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．4∶1
8．如图所示，a、b两小球静止在同一条竖直线上，离地面足够高，b球质量大于a球质量．两球间用一条细线连接，开始线处于松弛状态．现同时释放两球，球运动过程中所受的空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．下落过程中两球间的距离保持不变
B．下落后两球间距离逐渐增大，一直到细线张紧为止
C．下落过程中，a、b两球都处于失重状态
D．整个下落过程中，系统的机械能守恒
9．如图所示是全球最高的（高度为208米）北京朝阳公园摩天轮，一质量为m的乘客坐在摩天轮中以速率v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假设t＝0时刻乘客在最低点且重力势能为零，那么，下列说法正确的是（ ）
A．乘客运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为Ep＝mgR（1－cos
t）
B．乘客运动的过程中，在最高点受到座位的支持力为m
－mg
C．乘客运动的过程中，机械能守恒，且机械能为E＝
mv2
D．乘客运动的过程中，机械能随时间的变化关系为E＝
mv2＋mgR（1－cos
t）
10．（2012·浙江卷）由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是（ ）
A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2
B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2
C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H>2R
D．小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin＝
R
二、综合应用（本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明，方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）
11．（15分）如图所示，半径为R的光滑半圆弧轨道与高为10R的光滑斜轨道放在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连，水平轨道与斜轨道间有一段圆弧过渡．在水平轨道上，轻质弹簧被a、b两小球挤压，处于静止状态．同时释放两个小球，a球恰好能通过圆弧轨道的最高点A，b球恰好能到达斜轨道的最高点B.已知a球质量为m1，b球质量为m2，重力加速度为g.求：
（1）a球离开弹簧时的速度大小va；
（2）b球离开弹簧时的速度大小vb；
（3）释放小球前弹簧的弹性势能Ep.
12．（15分）如图所示，在同一竖直平面内，一轻质弹簧一端固定，另一自由端恰好与水平线AB平齐，静止放于倾角为53°的光滑斜面上．一长为L＝9cm的轻质细绳一端固定在O点，另一端系一质量为m＝1kg的小球，将细绳拉至水平，使小球在位置C由静止释放，小球到达最低点D时，细绳刚好被拉断．之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩，最大压缩量为x＝5cm.（g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6）求：
（1）细绳受到的拉力的最大值；
（2）D点到水平线AB的高度h；
（3）弹簧所获得的最大弹性势能Ep.
课后反思
根据我设计的教法及科学的构建主义学法观点：
“学习不是接受现成的知识信息，而是基于原有经验的转变；学习不是个体构建的过程，也是社会构建的过程。
”学生应当采取这样学习方法：
在具体的物理情景及老师的引导下进行探究式学习，体现由物讲理的基本方法。
学生应当在具体的物理情景中学会思考与分析，演绎推理、归纳与总结。
在物理情景中去思考我们的问题，分析它的特点，用我们已掌握的知识进行探究式的演绎推理，最后去归纳总结新的物理规律。
总之，学生要学会学习知识的来龙去脉，这是最重要的学习方法。
为适应高一学生的认识和思维发展水平，根据新课内容要求，创设“自由落体、平抛、沿斜面下滑”三个物理情境作为铺垫，由易到难，引导学生进行实践-认识-再实践-再认识，完成认识上的飞跃。
通过设疑，启发学生思考，在归纳机械能守恒定律的使用条件时，引导学生进行讨论，鼓励学生提出自己的观点，并能加以评价，培养学生的学习兴趣以及对物理学习的自信心。
课标分析
本节是一节规律教学，在本章中处于核心地位，是前面各节内容的综合，同时又是下一节能量守恒定律的基础。
新课标指出：
在重视物理概念和规律教学的同时要加强学生能力的培养。
因此，这节课不仅要让学生掌握规律，同时还要引导学生积极主动地学习，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、激发学生学习动机；提供问题的背景，引导学生学习；注意把握激发、疏导、深化、迁移、创造等环节，发展学生思维；注意评价学生的学习，促进学生积极思维，主动获取知识，达到会学的目的。
主体作用表现在，通过学生对生活实例和物理实验的观察，激发学生的求知欲，引出对机械能守恒定律的探究，通过探究，提高学生的推理能力，形成科学思维方法。
本节课力图体现“从生活走向物理”的理念，通过建立物理模型，由浅入深进行探究，让学生领会科学的研究方法，并通过规律应用巩固知识，初步掌握运用能量转化与守恒来解释物理现象及分析问题的方法，体会科学探究中的守恒思想，体会物理规律对生活实践的作用，领会机械能守恒定律解决问题的优点，形成科学的价值观。
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