2022年机械能守恒定律及其应用.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 课题机械能守恒定律设计人泸县一中教学 目标一学问与技能1知道机械能的定义,动能和重力势能可以相互转化,能确定机械能的大小 2会推导机械能守恒定律,能懂得机械能守恒的条件并会判定守恒问题 3能解决机械能守恒的相关问题 二过程与方法 从生活中的与机械能守恒相关的现象引入,让同学知道动能、势能可以相互转化,用试验探究动能、势能间的转化关系,培育同学利用试验抽象概括出物理 规律的才能三情感、态度与价值观 通过能的转化和守恒定律的学习,使同学懂得科学进步对人类进展所起的积 极作用,逐步懂得自然规律,运用自然规律,树立学习科学良好愿望 . 教案重点、难点

2、重点：懂得机械能守恒定律的内容,会用守恒条件判定并列机械能守恒的方程 难点：在详细问题中判定机械能是否守恒,并列守恒方程教案方法 探究、讲授、争论、练习教 学手段 摆球、铁架台、夹子、玩具过山车、麦克斯韦滚摆、弹簧振子、气垫导轨教案活动新课导入 前面我们学习了哪几种不同形式的能？那些属于机械能？导入复习引入新课它们的大小各由什么因素打算？板书：机械能动能和势能统称为机械能 E=Ek+Ep 在中学学习时我们就明白到,在肯定条件下,物体的动能与势能 包括重力势 能和弹性势能 可以相互转化,下面我们观看演示试验中物体动能与势能转化的情 同学猜想况；新课内容1、观看摸索演示 1：演示麦克斯韦滚摆上下平

3、动和绕轴转动过程 分析：物体运动中那些机械能在转化？如何转化？结论：动能与势能相互转化,势能减小时动能增大、动能减小时势能增大名师归纳总结 演示2：过山车玩具演示让铁球在斜道上某一高度下滑,铁球可通过圆形轨老师演示第 1 页,共 7 页道的最高点；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 分析：在这类似过山车的运动过程中,铁球的那些机械能在转化？如何转化？结论：动能与势能相互转化,势能减小时动能增大、动能减小时势能增大 演示 3：将弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端和滑块相连,让滑块在水平 轨道上往复运动 分析：滑块由静止经运动再至静止的过程中,滑块的那些机

4、械能在转化？如何 转化？结论：动能与势能相互转化,势能减小时动能增大、动能减小时势能增大 2、试验探究演示 4：单摆从 45度摆角静止释放,无铁夹拦住时,同学猜想单摆释放后能够达 到的高度？分析那些机械能在转化？如何转化？同学活动结论：达到等高的高度,动能与势能相互转化,下降过程势能减小动能增大时 势能转化为动能,上升过程动能减小势能增大时动能转化为势能演示 5：单摆从 45度摆角静止释放,有铁夹拦住时,同学再次猜想单摆被铁夹挡 住后能够达到的高度？分析摆球运动中动能、势能变化情形如何？结论：仍旧达到等高的高度,仍是动能与势能相互转化,下降过程势能减小动 能增大时势能转化为动能,上升过程动能减

5、小势能增大时动能转化为势 能 小结：物体运动过程中,随动能增大,物体的势能减小；反之,随动能减小,物体的势能增大；老师活动 提问：上述运动过程中,物体的机械能是否变化呢？3、理论探究名师归纳总结 以平抛运动为例：小球的质量为m,在高度为 h1时的 A点速度为v2同学活动第 2 页,共 7 页v1,在 高度为 h2时的 B点速度为 v2；A v11小球在 A点的动能、势能、机械能分别为 EkA =、EpA=、 EA =；2小球在 B点的动能、势能、机械能分 别为 EkB=、EpB=、EB=；B 3依据动能定理：重力对小球做的功等h1于其动能的变化量：WAB = EkAh2从A到B重力对小球做功

6、WAB =、此过程中小球动能的变化量EkA =；由动能定理即有：mgh1-h2=1mv 2 2-12 mv 122变形得：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 也 即：1mv 2 2+ mgh2=1mv 12+mgh1 22Ek2+Ep2= Ek1+Ep1 引导：分析上面式子所反映的物理意义；小结：下落过程中,只有重力做功,物体重力势能转化为动能,此过程中物 体的机械能总量不变；4、分析弹簧振子 提问：在只有弹簧弹力做功时,物体的机械能是否变化呢？以弹簧振子为例 未讲振动,不必给出弹簧振子名称,只需讲清系统特点即 可,简要分析系统势能与动能的转化；明确：进

7、一步定量争论可以证明,在只有弹簧弹力做功条件下,物体的动能 老师活动 与势能可以相互转化,物体的机械能总量不变；5、得出结论 在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情形下,物体的动能和势能可以相互转化,物体机械能总量保持不变；这称为机械能守恒定律；机械能守恒定律 1、定律：在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情形下,物体的动能和势能可以相 互转化,物体机械能总量保持不变；这称为机械能守恒定律； 2、公式：1 mv 2 2+ mgh 2= 1 mv1 2+mgh 1 1 2 2Ek2+Ep2= Ek1+Ep1 2 Ek= Ep 3 3、条件：对单体而言：1只受重力、弹簧的弹力,不受其它力 2只有重力、弹簧

8、的弹力做功,其它力不做功 3除重力与弹力外其它力做功的代数和为零 对系统而言：只有动能和势能相互转化,无其它形式的能量参加转化 说明： 机械能守恒是指满意守恒条件的全过程任意状态都守恒；用1、2两式子运算时留意参考平面的选取,用 3式就与参考平面 的选取无关； 想想为什么？ 机械能守恒的应用 引导： 学习机械能守恒定律,要能应用它分析、解决问题；下面我们通过具 体问题的分析来学习该定律的应用；在详细问题的分析过程中,一方面要学习应名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用此定律解决问题的方法,另一方面通过对问题的分析加深对

9、定律的懂得与认识；1、判定守恒D】课堂总结例题 1、对一个物体的机械能是否守恒的判定有以下说法,其中正确是【A. 物体受到的合外力不为零,就机械能肯定不守恒 B. 在竖直平面内做匀速圆周运动的物体,机械能肯定守恒 C.沿斜面匀速下滑的物体,机械能肯定守恒 D.做自由落体运动的物体,机械能肯定守恒 引导： 机械能守恒的条件是？各个答案是否满意守恒条件？2、定律懂得例题 2、假如只有重力对物体做功,就以下说法中正确选项【C】A当重力对物体做正功,就物体的机械能增加；B当重力对物体做负功,就物体的机械能削减；C当重力对物体做正功,就物体的动能增加；D当重力对物体做负功,就物体的重力势能削减；引导：

10、依据机械能守恒、动能定理以及重力做功的特点分析各个答案；例题 3、如图,质量为m 的物体,以速度v 离开高为H 的桌子 , 当它落到距地高h板书设计：的 A 点速度为 vA, 不计空气阻力 , 以地面为参考面,以下说法不正确v的是【 C】A 物体在 A 点具有的机械能是 1 mv 2+mgH 2B物体在 A 点具有的机械能是 1 mv 2A+mgh A C物体在 A 点具有的动能是D物体落地前瞬时具有的动能是 mgH h 21 mv 2A+mgh Hh vA2引导： 小球运动中是否机械能守恒？粗末状态的机械能分别是？怎样运算EkA？3、定律应用解题步骤：1 确定争论对象和运动过程,分析受力和做

11、功情形2 判定机械能是否守恒 3 挑选参考平面,确定初末状态的动能和势能老师活动4 利用机械能守恒列方程求解例题 4、在距离地面 20m 高处以 15m/s 的初速度竖直上抛一小球,不计空气阻力,取 g10m/s 2,求小球落地速度大小？引导：1 前面学习过,应用运动学公式可以求解,现在能否应用机械能守恒求解？2 小球从抛出后至落地前,是否满意机械能守恒？如何应用机械能守恒求解？同学活动归纳：1 小球下落过程中,只有重力对其做功,满意守恒条件,可以用机械能守恒求解；2 应用机械能守恒定律时,应明确小球的运动过程及初、末状态所具有的机械能；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共

12、7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解：取地面为参考平面,依据机械能守恒定律,初态等于末态有: 老师活动mgh+12 mv = 01mv222落地时小球的速度大小为v= v +2gh=25m / s 20提问： 请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动学解决问题的差异是什么？例题 5、如下列图是上海“ 明珠线” 某轻轨车站的设计方案,与站台连接的有一个小坡度,电车进站时要上坡,出战时要下坡,假如坡高2m,电车到a 点时速度是25.2km/h ,此后便切断电动机的电源,不考虑电车所受的摩擦力； 1 电车能否冲上站台 bc？ 2 假如能冲上,它到达 b 点时的速度是多大？（g 取

13、 10m/s 2）b c a h 提问： 关闭电源后,在不计阻力的条件下,电车机械能是否守恒？作业布置参考面怎样选取？初末状态的动能、势能、机械能分别为多少？解： 1取 a 点所在的水平地面为参考平面,a 点 v1=25.2km/h=7m/s ,假设电车动能全部转化为势能,上上升度h,依据机械能守恒定律: 课后反思mgh +=1mv221解得h =2 v 1=2.45m 2g由于 hh,所以电车能够冲上站台；2设电车到达b 点的速度为v2,依据机械能守恒定律：12 m v 1=mgh+12 m v 222所以v 2=2 v 1-2gh=3m/s 电车到达吧点时的速度是3m/s；例题 6、长 l

14、0.8m 的细绳上端固定,下端系一个质量 拉起至细绳与竖直方向成 60角的位置无初速释m0.1kg 的小球；将小球放；不计阻力,小球通过最低点时,细绳对小球60l m 拉力多大？取g10m/s2；提问：1 释放后小球做何运动？通过最低点时,绳对 小球的拉力是否等于其重力？名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 能否用机械能守恒求小球在最低点的速度？归纳：1 小球做圆周运动,通过最低点时,绳的拉力大于小球的重力,此二力的合力供应小球在最低点时所需的向心力2 绳对小球的拉力不做功,运动中只有重力做功,小球机械能守恒；解：小

15、球运动过程中,由机械能守恒定律,削减的势能等于增加的动能：mg 1-cos60 = o 1 mv 2 2 在最低点时,有 2 T-mg=m v l 在最低点时绳对小球的拉力大小为 2 T=mg+m v =2 N l 课堂活动：争论教材 P73 页过山车玩具模型中的三个问题；1如 h 2R,小球能否肯定通过圆形轨道的最高点？为什么？hR课堂总结 :通过本节课的学习,主要学习了以下几个问题：1、机械能定律 2、守恒条件应用：判定守恒 3、守恒定律的运算：留意公式的选取 板书设计：机械能守恒定律 1、内容：在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情形下,物体的动能和势能可以相 互转化,物体机械能总量保持不变

16、；这称为机械能守恒定律； 2、公式： Ek2+E p2= E k1+Ep1 或 Ek= Ep 3、条件：对单个物体而言：1只受重力、弹簧的弹力,不受其它力 2只有重力、弹簧的弹力做功,其它力不做功名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3除重力与弹力外其它力做功的代数和为零对物体系统而言：只有动能和势能相互转化,无其它能量参加转化【课后作业】教材 P75页 1、2、3、4 题【课后反思】在应用过程中,留意应用动能定理与机械能守恒两种方法,并比较它们的异同,同时留意各种力做功与相应形式能量间的关系；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页