《机械能守恒定律的应用》教案.docx

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《机械能守恒定律的应用》教案

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机械能守恒定律的应用

【教学目标】

1．通过复习巩固并掌握机械能守恒定律的内容。

2．通过实例探究，进一步理解机械能守恒定律的条件，掌握判断机械能守恒的方法。

3．通过思维纠错，提高运用机械能守恒定律解决实际问题的能力。

4．通过实例探究，对机械能机械能守恒定律进行推广，提高运用功能关系分析解决问题的能力。

【知识回顾】

一、机械能：

E=+（EP包括重力势能和弹性势能）

二、机械能守恒定律：

（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

练习1：

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？

练习2：

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