2019-2020年高中物理《機械能守恒定律》教案2 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理機械能守恒定律教案2 新人教版必修2一、機械能守恒定律1機械能守恒定律的兩種表述(1)在只有重力做功的情形下,物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機械能的總量保持不變。(2)如果沒有摩擦和介質(zhì)阻力,物體只發(fā)生動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化時,機械能的總量保持不變。2對機械能守恒定律的理解:(1)機械能守恒定律的研究對象一定是系統(tǒng),至少包括地球在內(nèi)。通常我們說“小球的機械能守恒”其實一定也就包括地球在內(nèi),因為重力勢能就是小球和地球所共有的。另外小球的動能中所用的v,也是相對于地面的速度。(2)當研究對象(除地球以外)只有一個物體時,往往根據(jù)是否“只有重力做功”來判定機械能是否守恒;當研究對象(除地球以外)由多個物體組成時,往往根據(jù)是否“沒有摩擦和介質(zhì)阻力”來判定機械能是否守恒。(3)“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在該過程中,物體可以受其它力的作用,只要這些力不做功,或所做功的代數(shù)和為零,就可以認為是“只有重力做功”。3對機械能守恒條件的認識如果沒有摩擦和介質(zhì)阻力,物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化時,機械能的總量保持不變,這就是機械能守恒定律沒有摩擦和介質(zhì)阻力,這是守恒條件具體的講,如果一個物理過程只有重力做功,是重力勢能和動能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,沒有與其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化,物體的動能和重力勢能總和保持不變?nèi)绻挥袕椈傻膹椓ψ龉?,彈簧與物體這一系統(tǒng),彈性勢能與動能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,不與其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化,所以彈性勢能和動能總和保持不變分析一個物理過程是不是滿足機械能守恒,關(guān)鍵是分析這一過程中有哪些力參與了做功,這一力做功是什么形式的能轉(zhuǎn)化成什么形式的能如果只是動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,而沒有與其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化,則機械能總和不變?nèi)绻麤]有力做功,不發(fā)生能的轉(zhuǎn)化,機械能當然也不發(fā)生變化【例1】 如圖物塊和斜面都是光滑的,物塊從靜止沿斜面下滑過程中,物塊機械能是否守恒?系統(tǒng)機械能是否守恒? 4機械能守恒定律的各種表達形式(1),即;(2); 點評:用(1)時,需要規(guī)定重力勢能的參考平面。用(2)時則不必規(guī)定重力勢能的參考平面,因為重力勢能的改變量與參考平面的選取沒有關(guān)系。尤其是用,只要把增加的機械能和減少的機械能都寫出來,方程自然就列出來了。5解題步驟確定研究對象和研究過程。判斷機械能是否守恒。選定一種表達式,列式求解。4應(yīng)用舉例ABO【例2】如圖所示,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A到達最低點時,A小球的速度大小v; B球能上升的最大高度h;開始轉(zhuǎn)動后B球可能達到的最大速度vm?!纠?】 如圖所示,半徑為的光滑半圓上有兩個小球,質(zhì)量分別為,由細線掛著,今由靜止開始無初速度自由釋放,求小球升至最高點時兩球的速度?【例4】如圖所示,均勻鐵鏈長為,平放在距離地面高為的光滑水平面上,其長度的懸垂于桌面下,從靜止開始釋放鐵鏈,求鐵鏈下端剛要著地時的速度?二、機械能守恒定律的綜合應(yīng)用K【例5】 如圖所示,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)【例6】如圖所示,游樂列車由許多節(jié)車廂組成。列車全長為L,圓形軌道半徑為R,(R遠大于一節(jié)車廂的高度h和長度l,但L2R).已知列車的車輪是卡在導軌上的光滑槽中只能使列車沿著圓周運動,在軌道的任何地方都不能脫軌。試問:在沒有任何動力的情況下,列車在水平軌道上應(yīng)具有多大初速度v0,才能使列車通過圓形軌道而運動到右邊的水平軌道上?【例7】 質(zhì)量為0.02 kg的小球,用細線拴著吊在沿直線行駛著的汽車頂棚上,在汽車 距車站15 m處開始剎車,在剎車過程中,拴球的細線與豎直方向夾角37保持不變,如圖所示,汽車到車站恰好停住.求:(1)開始剎車時汽車的速度;(2)汽車在到站停住以后,拴小球細線的最大拉力。(取g10 ms2,sin370.6,cos370.8)【例8】 如圖所示,一根長為,可繞軸在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動的細桿,已知,質(zhì)量相等的兩個球分別固定在桿的端,由水平位置自由釋放,求輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時兩球的速度?【例9】 小球在外力作用下,由靜止開始從A點出發(fā)做勻加速直線運動,到B點時消除外力。然后,小球沖上豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑半圓環(huán),恰能維持在圓環(huán)上做圓周運動,到達最高點C后拋出,最后落回到原來的出發(fā)點A處,如圖所示,試求小球在AB段運動的加速度為多大?【例10】如圖所示,半徑分別為R和r的甲、乙兩個光滑的圓形軌道安置在同一豎直平面上,軌道之間有一條水平軌道CD相通,一小球以一定的速度先滑上甲軌道,通過動摩擦因數(shù)為的CD段,又滑上乙軌道,最后離開兩圓軌道。若小球在兩圓軌道的最高點對軌道壓力都恰好為零,試求水平CD段的長度。三、針對訓練1如圖所示,兩物體A、B從同一點出發(fā)以同樣大小的初速度v0分別沿光滑水平面和凹面到達另一端,則( )AA先到 BB先到 CA、B同時到達 D條件不足,無法確定2將一球豎直上拋,若該球所受的空氣阻力大小不變,則其力大小不變,則其上升和下降兩過程的時間及損失的機械能的關(guān)系是( )A, B,C0,所以有7解析:(1)小球受力分析如圖因為F合=mgtan=ma 所以a=gtan=10 m/s2=7.5 m/s2對汽車,由 v02=2as 得v0= m/s=15 (m/s)(2)小球擺到最低點時,拉力最大,設(shè)為T,繩長設(shè)為l根據(jù)機械能守恒定律,有mg(l-lcos)=mv2 在最低點,有T-mg=m,T = mg+2mg(1一cos), 代人數(shù)值解得T0.28 N8解析:球在同一桿上具有相同的角速度,組成一個系統(tǒng),系統(tǒng)重力勢能的改變量等于動能的增加量,選取水平位置為零勢能面,則:解得:9解析:要題的物理過程可分三段:從A到孤勻加速直線運動過程;從B沿圓環(huán)運動到C的圓周運動,且注意恰能維持在圓環(huán)上做圓周運動,在最高點滿足重力全部用來提供向心力;從C回到A的平拋運動。根據(jù)題意,在C點時,滿足 從B到C過程,由機械能守恒定律得由、式得 從C回到A過程,滿足水平位移s=vt, 由、式可得s=2R從A到B過程,滿足 10解析:(1)小球在光滑圓軌道上滑行時,機械能守恒,設(shè)小球滑過C點時的速度為,通過甲環(huán)最高點速度為v,根據(jù)小球?qū)ψ罡唿c壓力為零,由圓周運動公式有 取軌道最低點為零勢能點,由機械守恒定律 由、兩式消去v,可得同理可得小球滑過D點時的速度,設(shè)CD段的長度為l,對小球滑過CD段過程應(yīng)用動能定理, 將、代入, 可得- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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