《機(jī)械能守恒定律》設(shè)計(jì)市賽獲獎(jiǎng)

《機(jī)械能守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.知道機(jī)械能的各種形式，能夠分析動(dòng)能與勢能（包括彈性勢能）之間的相互轉(zhuǎn)化問題。2.能夠根據(jù)動(dòng)能定理和重力做功與重力勢能變化間的關(guān)系，推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。3.會(huì)根據(jù)機(jī)械能守恒定律的條件判斷機(jī)械能是否守恒，能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題。4.能從能量轉(zhuǎn)化的角度理解機(jī)械能守恒的條件，領(lǐng)會(huì)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問題的優(yōu)越性。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1．掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；2．在具體的問題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)1．從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒的條件；2．能正確判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機(jī)械能是否守恒，能正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究★自主學(xué)習(xí)1.機(jī)械能包括________和________。2.機(jī)械能守恒的條件：系統(tǒng)只有____________或______________做功?！镄轮骄恳弧?dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化1.有那些實(shí)例可以說明動(dòng)能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的？2.這種轉(zhuǎn)化必須借助的因素是什么？二、機(jī)械能守恒定律1.根據(jù)課本問題情景，借助哪個(gè)規(guī)律的幫助使我們找到了動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變這一規(guī)律？2.怎樣推導(dǎo)這一規(guī)律？你學(xué)過的還有那些實(shí)例可以說明上述問題？3.機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容是什么？表達(dá)式呢？★例題精析【例題1】以平拋運(yùn)動(dòng)為例，證明機(jī)械能守恒。解析：【訓(xùn)練1】在下列所述的物理過程中，機(jī)械能守恒的有（）A.把一個(gè)物體豎直向上勻速提升的過程B.人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行的過程C.汽車關(guān)閉油門后沿水平公路向前滑行的過程D.從高處豎直下落的物體落在豎立著的彈簧上，壓縮彈簧的過程【例題2】一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，以初速度為v0沿光滑斜面向上滑行，當(dāng)滑塊從斜面底端滑到高為h的地方時(shí)，滑塊的機(jī)械能是（以底邊所在平面為零勢面）（）A．mv02/2+mv02/2D.–mgh+mv02/2解析：【訓(xùn)練2】在距水面4m的橋面的欄桿處，以3m/s的速度豎直向上拋出一個(gè)質(zhì)量為的物體，等物體落到水平面上方距水面2m處時(shí)，它的速度是多大？（不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2）自我測評自我測評1.關(guān)于機(jī)械能守恒的下列說法中，正確的是（）A.在地球表面附近所受合外力為零的物體，機(jī)械能守恒B.做加速運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能不守恒C.做勻速運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能一定守恒D.做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能可能守恒2.下列實(shí)例中，物體機(jī)械能守恒的是（）A.物體沿光滑斜面向上加速運(yùn)動(dòng)B.在空氣阻力不計(jì)的條件下，拋出后手榴彈在空中做拋體運(yùn)動(dòng)C.沿光滑曲面自由下滑的物體D.跳傘員張開降落傘勻速下落的過程3.將物體由地面豎直上拋，如果不計(jì)空氣阻力，物體能夠達(dá)到的最大高度為H，當(dāng)物體在上升過程中的某一位置，它的動(dòng)能是重力勢能的2倍，則這一位置高度為（）3234ABH圖7－284.兩個(gè)質(zhì)量不同的小鐵塊AABH圖7－28A.下滑過程中重力所做的功相等B.它們到達(dá)底部時(shí)的動(dòng)能相等C.它們到達(dá)底部時(shí)的速率相等D.它們在最高點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能和它們到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能大小各自相等5.自由落下的小球從接觸豎直放在地上的彈簧開始，到彈簧被壓縮到最短的過程中()A.小球的動(dòng)能先減小后增大B.小球的機(jī)械能守恒C.小球的重力勢能減小，動(dòng)能增加D.小球的機(jī)械能減小，小球與彈簧的總機(jī)械能守恒6.“神州三號”返回艙利用降落傘系統(tǒng)和緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步降低著陸階段的下降速度，為防止地面氣流通過降落傘拖動(dòng)已著陸的返回艙，在著陸前幾秒鐘，必須自動(dòng)割斷傘繩，使返回艙在緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)工作下平穩(wěn)著陸。割斷傘繩后，返回艙在降落過程中（填“遵守”或“不遵守”）機(jī)械能守恒定律，其原因是。7.用一根長為l的細(xì)線，一端固定在天花板上，另一端栓一個(gè)質(zhì)量為m的小球，現(xiàn)使西線偏離豎直方向α角后，從A處無初速釋放小球，如圖7-29所示，試求：圖7－29圖7－29AOPO′（1）小球擺到最低點(diǎn)O時(shí)的速度大小。（2）小球擺到左方最高點(diǎn)的高度是多大？（相對于最低點(diǎn)O）（3）若在懸點(diǎn)正下方P處釘有一釘子，O′P=l/5，則繩子碰釘子后小球仍繼續(xù)向左擺，動(dòng)能達(dá)到的最大高度有何變化？拓展提高拓展提高★思維升華機(jī)械能守恒定律成立的條件可從兩個(gè)方面理解：一從做功角度，當(dāng)所研究的物體或系統(tǒng)只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功時(shí)，雖還受其它力但其它力不做功或做功的代數(shù)和為零，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，否則物體或系統(tǒng)的機(jī)械能就不守恒，除了重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力以外的力對系統(tǒng)做正功，物體或系統(tǒng)的機(jī)械能就增加；做負(fù)功，機(jī)械能就減少。二是從能量轉(zhuǎn)化的角度，考查物體或系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中，是否只是動(dòng)能與勢能在相互轉(zhuǎn)化，如果只是動(dòng)能與勢能在相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能不變，即守恒。如果轉(zhuǎn)化成其它形式的能則機(jī)械能減少。如在不能忽略空氣阻力情景下，下落的物體，它的機(jī)械能是要減少的?！锞C合實(shí)踐與創(chuàng)新8.如圖7-30所示，在兩個(gè)質(zhì)量分別為m和2m的小球a、b之間，用一根長為l的輕桿連接，兩小球可繞桿的中點(diǎn)O無摩擦地滑m2m2mabO圖7－30球的重力勢能減少，動(dòng)能增加，機(jī)械能守恒B.桿對a球的彈力對a球做正功C.a球的機(jī)械能增加D.a球和b球組成的系統(tǒng)總機(jī)械能守恒圖7－31Rh9.如圖7-31所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道，由一端斜的直軌道和與之相切的圓軌道連接而成，圓軌道的半徑為R，以質(zhì)量為m的小物體從斜軌道上某處由靜止下滑，然后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)。要求物體能通過圓形軌道最高點(diǎn)，且在該最高點(diǎn)與軌道間的壓力不能超過5mg，求物體初始位置相對于圓軌道底部的高度圖7－31Rh

參考答案★自主學(xué)習(xí)1.動(dòng)能勢能2.重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功還有其他力做功，但其他力做功之和為零h2h2h1v2v0v1略★例題精析例題1【證明】設(shè)一物體的質(zhì)量為m，以速度v0做平拋運(yùn)動(dòng)（如圖所示），運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過高度為h的A點(diǎn)（初位置）時(shí)速度為v1，下落到高度為h的B點(diǎn)（末位置）時(shí)速度為v2，在平拋運(yùn)動(dòng)中，物體只受重力G=mg的作用，重力做正功，設(shè)重力所做的功為WG，則由動(dòng)能定理得：…①由重力做功與重力勢能關(guān)系有WG=mgh1-mgh2…②聯(lián)立①②整理得：上式表示，在平拋運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)能與重力勢能之和即機(jī)械能的總量保持不變。訓(xùn)練1BD解析：在A所述的物理過程中，提升物體的豎直向上的拉力對物體做正功；物體的重力勢能隨著提升高度的增大而增大，但物體的動(dòng)能不變，機(jī)械能總量增加。在B所述的物理過程中，衛(wèi)星只受重力作用。在衛(wèi)星由遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，重力對衛(wèi)星做正功，衛(wèi)星勢能的減少量等于其動(dòng)能的增加量；在衛(wèi)星由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，衛(wèi)星克服重力做功，衛(wèi)星動(dòng)能的減少量等于勢能的增加量；由于只有重力做功，衛(wèi)星的機(jī)械能總量保持不變。在C所述的物理過程中，由于汽車克服摩擦阻力做功，其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機(jī)械能總量減少。在D所述的物理過程中，只有重力和彈簧彈力做功，在物體、彈簧和地球系統(tǒng)中，只有重力勢能、彈性勢能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量保持不變。例題2A解析：