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

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(dòng)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(duì)象（物體或系統(tǒng)）；（2）分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)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(dòng)的始末狀態(tài)，選取零勢(shì)能面，并確定研究對(duì)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?？分析及解答?小球在運(yùn)動(dòng)過程中，受到重力和軌道支持力，軌道支持力對(duì)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(shì)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(duì)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(zhǎng)l=80cm的細(xì)繩上端固定，下端系一個(gè)質(zhì)量m100g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(duì)小球拉力多大？取g=10m/s2。 分析及解答： 小球運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢(shì)能的變化量，此過程中動(dòng)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(duì)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(duì)單個(gè)物體能用機(jī)械能守恒定律解的題一般都能用動(dòng)能定理解決而且省去了確定是否守恒和選定零勢(shì)能面的麻煩，反過來，能用動(dòng)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(dòng)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。K2-8-3例3：如圖2-8-3所示，粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有總長(zhǎng)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(zhǎng)。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(zhǎng)L/2的水柱由左管移到右管。系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加。該過程中，整個(gè)水柱勢(shì)能的減少量等效于高L/2的水柱降低L/2重力勢(shì)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(dòng)軸。AO、BO的長(zhǎng)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(dòng)，求：當(dāng)A到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，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(duì)象，由于轉(zhuǎn)動(dòng)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(shì)能減少， A、B的動(dòng)能和B的重力勢(shì)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(dòng)，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：V1V2圖22mgH=mv12/2+mv22/2 由上述二式可求得： V1=.sin, V2=.cos.【同步檢測(cè)】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(diǎn)，A球的懸線比B比球的懸線長(zhǎng)，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(shì)能）（ ） AA球的速度大于B球的速度 BA球的動(dòng)能大于B球的動(dòng)能2-8-15CA球的機(jī)械能大于B球的機(jī)械能 DA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 ( ) 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(yùn)動(dòng) B合外力對(duì)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(zhǎng)為L(zhǎng)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)榻?，空氣阻力不?jì)，松手后小球經(jīng)過最低點(diǎn)的速率為（ ）A 2glcosB 2gl（1sin） C 2gl（1cos） 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(dòng)，細(xì)繩在小球的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)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(gè)過程中，下列關(guān)于能量的敘述中正確的是（ ）A重力勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變B重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變C動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和不斷增加D重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變7人站在h高處的平臺(tái)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(shì)能的零點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，則有（ ）A人對(duì)小球做的功是 B人對(duì)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（ ）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(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)2-8-199如圖2-8-18所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)1的橡皮條與長(zhǎng)為L(zhǎng)2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(zhǎng)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 ( )2-8-18AA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(zhǎng)為L(zhǎng)、粗細(xì)均勻的鐵鏈，對(duì)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(dòng)，鐵鏈開始滑動(dòng)，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(shì)能是動(dòng)能的3倍，則T= ，這時(shí)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(tái)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(tái)接觸，兩邊繩伸直，然后兩球從靜止開始運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，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(duì)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(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩（質(zhì)量不計(jì)）固定在O點(diǎn)，今將小球水平拉至A點(diǎn)靜止釋放，在O點(diǎn)正下方何處釘一鐵釘O/方能使小球繞O/點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)（設(shè)細(xì)繩碰釘子時(shí)無能量損）2-8-2315如圖2-8-23所示，半徑為r，質(zhì)量不計(jì)的圓盤盤面與地面相垂直，圓心處有一個(gè)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(gè)質(zhì)量為m的小球A，在O點(diǎn)的正下方離O點(diǎn)r/2處固定一個(gè)質(zhì)量也為m的小球B放開盤讓其自由轉(zhuǎn)動(dòng)，問：(1)當(dāng)A球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，兩小球的重力勢(shì)能之和減少了多少？(2)A球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)的線速度是多少？(3)在轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)質(zhì)量的細(xì)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(shí)把物體B拉到斜面底端，這時(shí)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(jì)，從靜止開始放手，讓它們運(yùn)動(dòng)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(xì)繩繞過輕小滑輪相連接，開始時(shí)A、B靜止，滑輪間細(xì)繩長(zhǎng)0.6m，現(xiàn)將C物體輕輕掛在MN繩的中點(diǎn)，求：2-8-25(1)C下落多大高度時(shí)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(xì)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(xì)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(jī)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