2019-2020年高中物理《機(jī)械能守恒定律》教案7 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理《機(jī)械能守恒定律》教案7 新人教版必修2 一、教學(xué)目標(biāo) 1．熟悉應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟． 2．明了應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問題的注意點(diǎn)． 二、重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法 1．重點(diǎn)：機(jī)械能守恒定律的具體應(yīng)用。 2．難點(diǎn)：應(yīng)用機(jī)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(jī)械能守恒定律應(yīng)用的程序和方法。 （2）比較研究，能準(zhǔn)確選擇解決力學(xué)問題的方法、靈活運(yùn)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(jī)械能守恒定律內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式． 【新課教學(xué)】 1、應(yīng)用機(jī)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(yùn)動過程中的受力情況以及各力做功的情況，判斷機(jī)械能是否守恒； （3）確定運(yùn)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(shí)的機(jī)械能； （4）根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程進(jìn)行求解 注意：列式時(shí)，要養(yǎng)成這樣的習(xí)慣，等式作左邊是初狀態(tài)的機(jī)械能而等式右邊是末狀態(tài)的機(jī)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(diǎn)，小球釋放點(diǎn)離圓形軌道最低點(diǎn)多高？通過軌道點(diǎn)最低點(diǎn)時(shí)球?qū)壍缐毫Χ啻螅? 分析及解答： 小球在運(yùn)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(jī)械能守恒． 取軌道最低點(diǎn)為零重力勢能面． 因小球恰能通過圓軌道的最高點(diǎn)C，說明此時(shí)，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(diǎn)小球機(jī)械能 在釋放點(diǎn)，小球機(jī)械能為 根據(jù)機(jī)械能守恒定律 列等式： 解設(shè) 同理，小球在最低點(diǎn)機(jī)械能 小球在B點(diǎn)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(xì)繩上端固定，下端系一個(gè)質(zhì)量m＝100g的小球。 將小球拉起至細(xì)繩與豎立方向成60角的位置，然后無初速釋放。不計(jì) 各處阻力，求小球通過最低點(diǎn)時(shí)，細(xì)繩對小球拉力多大？取g=10m/s2。 分析及解答： 小球運(yùn)動過程中，重力勢能的變化量，此過程中動能的變化量。機(jī)械能守恒定律還可以表達(dá)為 即 整理得 又在最低點(diǎn)時(shí)，有 在最低點(diǎn)時(shí)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(jī)械能守恒定律解決問題的基本方法。 2．機(jī)械能守恒定律在多個(gè)物體組成系統(tǒng)中的應(yīng)用 對單個(gè)物體能用機(jī)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(jī)械能守恒定律來解決，在這個(gè)意義上講，動能定理比機(jī)械能守恒定律應(yīng)用更廣泛更普遍。故機(jī)械能守恒定律主要應(yīng)用在多個(gè)物體組成的系統(tǒng)中。 K 2-8-3 例3：如圖2-8-3所示，粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有總長為4L的水。開始時(shí)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(shí)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(jì)） 解答：由于不考慮摩擦阻力，故整個(gè)水柱的機(jī)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(gè)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(gè)小球固定在一根直角尺的兩端A、B，直角尺的頂點(diǎn)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(shí)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(dá)最低點(diǎn)時(shí)，A小球的速度大小v？ A B O 2-8-4 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(jī)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(shí)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(gè)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(shí)由靜止開始運(yùn)動，求球著地時(shí)球和木塊的速度。 解答：此題的關(guān)鍵是要找到球著地時(shí)小球和木塊的速度的關(guān)系。因?yàn)樾∏蚝湍緣K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(jī)械能守恒定律可得： V1 V2 圖22 mgH=mv12/2+mv22/2 由上述二式可求得： V1=.sin, V2=.cos. 【同步檢測】 B 2-8-14 A 1、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(diǎn)，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(diǎn)時(shí)（懸點(diǎn)為零勢能）（ ） A．A球的速度大于B球的速度 B．A球的動能大于B球的動能 2-8-15 C．A球的機(jī)械能大于B球的機(jī)械能 D．A球的機(jī)械能等于B球的機(jī)械能 2．如圖2-8-15所示，小球自高為H的A點(diǎn)由靜止開始沿光滑曲面下滑，到曲面底B點(diǎn)飛離曲面，B點(diǎn)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 ( ) A．h增大，s可能增大 B．h增大，s可能減小 C．A減小，s可能增大 D．A減小，s可能減小 θ L A O 2-8-16 3．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(yùn)動 B．合外力對物體做功為零 C．物體的機(jī)械能守恒 D．物體的機(jī)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(gè)質(zhì)量為m的小球，另一端固定在O點(diǎn)，拉小球至A點(diǎn)，此時(shí)繩子偏離豎直方向?yàn)棣冉?，空氣阻力不?jì)，松手后小球經(jīng)過最低點(diǎn)的速率為（ ） A． 2glcosθ B． 2gl（1—sinθ） C． 2gl（1—cosθ） D． 2gl 5．細(xì)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(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動，細(xì)繩在小球的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)的張力之差 為（ ） 2-8-17 A．mg B．2mg C．4mg D．6mg 6．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(gè)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(gè)質(zhì)量為m的物體，物體落地時(shí)的速度為v，以地面為重力勢能的零點(diǎn)，不計(jì)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(shí)的機(jī)械能是 D．小球落地時(shí)的機(jī)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(jī)械能發(fā)生變化的是（ ） Ａ．用細(xì)桿栓著一個(gè)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(yùn)動 Ｂ．細(xì)桿栓著一個(gè)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(yùn)動 Ｃ．物體沿光滑的曲面自由下滑 Ｄ．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(yùn)動 2-8-19 9．如圖2-8-18所示，長為L1的橡皮條與長為L2的細(xì)繩的一端都固定在O點(diǎn)，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(diǎn)時(shí)，橡皮條和細(xì)繩長度恰好相等，若不計(jì)橡皮條和細(xì)繩的質(zhì)量，兩球經(jīng)最低點(diǎn)速度相比 ( ) 2-8-18 A．A球大 B．B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(xì)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(jì)空氣阻力，經(jīng)過T時(shí)間小球的重力勢能是動能的3倍，則T= ，這時(shí)小球離地高度為 。 2-8-20 12．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(shí)，m與平臺接觸，兩邊繩伸直，然后兩球從靜止開始運(yùn)動，M下降，m上升，當(dāng)上升到圓柱的最高點(diǎn)時(shí)，繩子突然斷了，發(fā)現(xiàn)m恰好做平拋運(yùn)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<下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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