2019-2020年高中物理《機械能守恒定律》教案7 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理機械能守恒定律教案7 新人教版必修2一、教學(xué)目標1熟悉應(yīng)用機械能守恒定律解題的步驟2明了應(yīng)用機械能守恒定律分析問題的注意點二、重點難點及解決辦法1重點：機械能守恒定律的具體應(yīng)用。2難點：應(yīng)用機械能守恒定律和動能定律分析解決較復(fù)雜的力學(xué)問題。3解決辦法（1）分析典型例題，解剖麻雀，從而掌握機械能守恒定律應(yīng)用的程序和方法。（2）比較研究，能準確選擇解決力學(xué)問題的方法、靈活運用各種定律分析問題。三、教學(xué)步驟 【引入新課】復(fù)習(xí)上節(jié)課的機械能守恒定律內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達式 【新課教學(xué)】1、應(yīng)用機械能守恒定律解題的步驟：（1）根據(jù)題意選取研究對象（物體或系統(tǒng)）；（2）分析研究對象在運動過程中的受力情況以及各力做功的情況，判斷機械能是否守恒；（3）確定運動的始末狀態(tài)，選取零勢能面，并確定研究對象在始、末狀態(tài)時的機械能；（4）根據(jù)機械能守恒定律列出方程進行求解注意：列式時，要養(yǎng)成這樣的習(xí)慣，等式作左邊是初狀態(tài)的機械能而等式右邊是末狀態(tài)的機械能，這樣有助于分析的條理性。例1：如圖所示，光滑的傾斜軌道與半徑為R的圓形軌道相連接，質(zhì)量為。的小球在傾斜軌道上由靜止釋放，要使小球恰能通過圓形軌道的最高點，小球釋放點離圓形軌道最低點多高？通過軌道點最低點時球?qū)壍缐毫Χ啻螅糠治黾敖獯穑?小球在運動過程中，受到重力和軌道支持力，軌道支持力對小球不做功，只有重力做功，小球機械能守恒 取軌道最低點為零重力勢能面 因小球恰能通過圓軌道的最高點C，說明此時，軌道對小球作用力為零，只有重力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律可列 得 在圓軌道最高點小球機械能在釋放點，小球機械能為 根據(jù)機械能守恒定律 列等式： 解設(shè)同理，小球在最低點機械能 小球在B點受到軌道支持力F和重力根據(jù)牛頓第二定律，以向上為正，可列據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍缐毫?mg方向豎直向下 例2長l=80cm的細繩上端固定，下端系一個質(zhì)量m100g的小球。將小球拉起至細繩與豎立方向成60角的位置，然后無初速釋放。不計各處阻力，求小球通過最低點時，細繩對小球拉力多大？取g=10m/s2。 分析及解答： 小球運動過程中，重力勢能的變化量，此過程中動能的變化量。機械能守恒定律還可以表達為 即 整理得 又在最低點時，有 在最低點時繩對小球的拉力大小 提出問題：通過以上各例題，總結(jié)應(yīng)用機械能守恒定律解決問題的基本方法。 2機械能守恒定律在多個物體組成系統(tǒng)中的應(yīng)用對單個物體能用機械能守恒定律解的題一般都能用動能定理解決而且省去了確定是否守恒和選定零勢能面的麻煩，反過來，能用動能定理來解決的題卻不一定都能用機械能守恒定律來解決，在這個意義上講，動能定理比機械能守恒定律應(yīng)用更廣泛更普遍。故機械能守恒定律主要應(yīng)用在多個物體組成的系統(tǒng)中。K2-8-3例3：如圖2-8-3所示，粗細均勻的U形管內(nèi)裝有總長為4L的水。開始時閥門K閉合，左右支管內(nèi)水面高度差為L。打開閥門K后，左右水面剛好相平時左管液面的速度是多大？（管的內(nèi)部橫截面很小，摩擦阻力忽略不計）解答：由于不考慮摩擦阻力，故整個水柱的機械能守恒。從初始狀態(tài)到左右支管水面相平為止，相當(dāng)于有長L/2的水柱由左管移到右管。系統(tǒng)的重力勢能減少，動能增加。該過程中，整個水柱勢能的減少量等效于高L/2的水柱降低L/2重力勢能的減少。不妨設(shè)水柱總質(zhì)量為8m，則，得例4：如圖2-8-4所示，質(zhì)量分別為2 m和3m的兩個小球固定在一根直角尺的兩端A、B，直角尺的頂點O處有光滑的固定轉(zhuǎn)動軸。AO、BO的長分別為2L和L。開始時直角尺的AO部分處于水平位置而B在O的正下方。讓該系統(tǒng)由靜止開始自由轉(zhuǎn)動，求：當(dāng)A到達最低點時，A小球的速度大小v？ABO2-8-4解答：以直角尺和兩小球組成的系統(tǒng)為對象，由于轉(zhuǎn)動過程不受摩擦和介質(zhì)阻力，所以該系統(tǒng)的機械能守恒。過程中A的重力勢能減少， A、B的動能和B的重力勢能增加，A的即時速度總是B的2倍。，解得例5：如圖22所示，將楔木塊放在光滑水平面上靠墻邊處并用手固定，然后在木塊和墻面之間放入一個小球，球的下緣離地面高度為H，木塊的傾角為，球和木塊質(zhì)量相等，一切接觸面均光滑，放手讓小球和木塊同時由靜止開始運動，求球著地時球和木塊的速度。解答：此題的關(guān)鍵是要找到球著地時小球和木塊的速度的關(guān)系。因為小球和木塊總是相互接觸的，所以小球的速度V1和木塊的速度V2在垂直于接觸面的方向上的投影相等，即:V1Cos=V2Sin 由機械能守恒定律可得：V1V2圖22mgH=mv12/2+mv22/2 由上述二式可求得： V1=.sin, V2=.cos.【同步檢測】B2-8-14A1、如圖2-8-14所示，兩質(zhì)量相同的小球A、B，分別用線懸線在等高的O1、O2點，A球的懸線比B比球的懸線長，把兩球的懸線均拉到水平后將小球無初速釋放，則經(jīng)過最低點時（懸點為零勢能）（ ） AA球的速度大于B球的速度 BA球的動能大于B球的動能2-8-15CA球的機械能大于B球的機械能 DA球的機械能等于B球的機械能2如圖2-8-15所示，小球自高為H的A點由靜止開始沿光滑曲面下滑，到曲面底B點飛離曲面，B點處曲面的切線沿水平方向若其他條件不變，只改變h，則小球的水平射程s的變化情況是 ( ) Ah增大，s可能增大 Bh增大，s可能減小 CA減小，s可能增大 DA減小，s可能減小LAO2-8-163用平行斜面向下的拉力將物體沿斜面拉下，拉力的大小等于摩擦力，則（ ） A.物體做勻速運動 B合外力對物體做功為零C物體的機械能守恒 D物體的機械能減小4如圖2-8-16所示，用長為L的繩子一端系著一個質(zhì)量為m的小球，另一端固定在O點，拉小球至A點，此時繩子偏離豎直方向為角，空氣阻力不計，松手后小球經(jīng)過最低點的速率為（ ）A 2glcosB 2gl（1sin） C 2gl（1cos） D 2gl 5細繩的一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球，小球繞繩的固定點在豎直面內(nèi)做圓周運動，細繩在小球的最低點和最高點的張力之差 為（ ）2-8-17Amg B2mg C4mg D6mg6如圖2-8-17所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上。在將彈簧壓縮到最短的整個過程中，下列關(guān)于能量的敘述中正確的是（ ）A重力勢能和動能之和總保持不變B重力勢能和彈性勢能之和總保持不變C動能和彈性勢能之和不斷增加D重力勢能、彈性勢能和動能之和總保持不變7人站在h高處的平臺上，水平拋出一個質(zhì)量為m的物體，物體落地時的速度為v，以地面為重力勢能的零點，不計空氣阻力，則有（ ）A人對小球做的功是 B人對小球做的功是C小球落地時的機械能是 D小球落地時的機械能是8在下面列舉的各例中，若不考慮阻力作用，則物體機械能發(fā)生變化的是（ ）用細桿栓著一個物體，以桿的另一端為固定軸，使物體在光滑水平面上做勻速率圓周運動細桿栓著一個物體，以桿的另一端為固定軸，使物體在豎直平面內(nèi)做勻速率圓周運動物體沿光滑的曲面自由下滑用一沿固定斜面向上、大小等于物體所受摩擦力的拉力作用在物體上，使物體沿斜面向上運動2-8-199如圖2-8-18所示，長為L1的橡皮條與長為L2的細繩的一端都固定在O點，另一端分別系兩球A和B，A和B的質(zhì)量相等，現(xiàn)將兩繩都拉至水平位置，由靜止釋放放，擺至最低點時，橡皮條和細繩長度恰好相等，若不計橡皮條和細繩的質(zhì)量，兩球經(jīng)最低點速度相比 ( )2-8-18AA球大 BB球大C兩球一樣大 D條件不足，無法比較10一根全長為L、粗細均勻的鐵鏈，對稱地掛在輕小光滑的定滑輪上，如圖2-8-19所示，當(dāng)受到輕微擾動，鐵鏈開始滑動，當(dāng)鐵鏈脫離滑輪瞬間鐵鏈速度大小為 11從地面以40m/s的初速度豎直上拋一物體，不計空氣阻力，經(jīng)過T時間小球的重力勢能是動能的3倍，則T= ，這時小球離地高度為 。2-8-2012如圖2-8-20所示，光滑圓柱O被固定在水平平臺上，質(zhì)量為m的小球用輕繩跨過柱體與質(zhì)量為M(M>m)的小球相連，開始時，m與平臺接觸，兩邊繩伸直，然后兩球從靜止開始運動，M下降，m上升，當(dāng)上升到圓柱的最高點時，繩子突然斷了，發(fā)現(xiàn)m恰好做平拋運動，則M是m的多少倍？ 13如圖2-8-21，光滑圓管形軌道AB部分平直，BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓，圓管截面半徑r<<R，有一質(zhì)量m，半徑比r略小的光滑小球以水平初速v0射入圓管，（1）若要小球能從C端出來，初速度v0多大？2-8-21（2）在小球從C端出來的瞬間，對管壁的壓力有哪幾種典型情況，初速v0各應(yīng)滿足什么條件？ LAOO/2-8-2214如圖2-8-22所示，質(zhì)量為m的小球由長為L的細繩（質(zhì)量不計）固定在O點，今將小球水平拉至A點靜止釋放，在O點正下方何處釘一鐵釘O/方能使小球繞O/點在豎直平面內(nèi)做圓周運動（設(shè)細繩碰釘子時無能量損）2-8-2315如圖2-8-23所示，半徑為r，質(zhì)量不計的圓盤盤面與地面相垂直，圓心處有一個垂直盤面的光滑水平固定軸O，在盤的最右邊緣固定有一個質(zhì)量為m的小球A，在O點的正下方離O點r/2處固定一個質(zhì)量也為m的小球B放開盤讓其自由轉(zhuǎn)動，問：(1)當(dāng)A球轉(zhuǎn)到最低點時，兩小球的重力勢能之和減少了多少？(2)A球轉(zhuǎn)到最低點時的線速度是多少？(3)在轉(zhuǎn)動過程中半徑OA向左偏離豎直方向的最大角度是多少？16質(zhì)量均為m的物體A和B分別系在一根不計質(zhì)量的細繩兩端，繩子跨過固定在傾角為30的斜面頂端的定滑輪上，斜面固定在水平地面上，開始時把物體B拉到斜面底端，這時物體A離地面的高度為0.8米，如圖2-8-24所示。若所有摩擦力均不計，從靜止開始放手，讓它們運動起來。試求：2-8-24（1）物體A著地前一瞬的速度；（2）物體A著地后，物體B沿斜面上滑的最大距離。 17如圖2-8-25所示，重物A、B、C質(zhì)量相等，A、B用細繩繞過輕小滑輪相連接，開始時A、B靜止，滑輪間細繩長0.6m，現(xiàn)將C物體輕輕掛在MN繩的中點，求：2-8-25(1)C下落多大高度時速度最大?(2)C下落的最大距離多大? 2-8-2618如圖2-8-26所示，跨過同一高度處的光滑滑輪的細線連接著質(zhì)量相同的物體A和B.A套在光滑的水平桿上，定滑輪離水平桿高度為h=0.2 m.開始讓連A的細線與水平桿夾角=53，由靜止釋放，在以后的過程中A所能獲得的最大速度為_.(sin53=0.8，cos53=0.6) 機械能守恒定律練習(xí)題答案1.ABD 2.ABCD 3.C 4.C 5.D 6. CD 7.BC 8.B 9.B 10. 11. 2s或6s、 60m 12. 5/(+1) 13. ；N=0 vO=、N0 vO、N0 vO14. 3L/5 15. mgr/2 、 、 37 16. 2m/s、1.6m 17 m、0.4m 181m/s