§78機械能守恒定律（1）精品文檔

1、7.8 機械能守恒定律（1）7.8機械能守恒定律（1）教學(xué)目標知識與技能、知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，知道能量的轉(zhuǎn)換必須通過做功實現(xiàn)；2、會正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恒，理解機械能守恒定律的內(nèi)容、表達式、守恒的條件。過程與方法、在具體的問題中會判定物體的機械能是否守恒；2、初步學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。情感、態(tài)度與價值觀通過能量轉(zhuǎn)換與守恒的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思想。教學(xué)重點理解機械能守恒定律的內(nèi)容、表達式、守恒的條件。教學(xué)難點物體機械能是否守恒的判定教具準備單擺,彈簧振子,滾擺教學(xué)過程一、課前導(dǎo)學(xué)演示單擺和彈簧振子,分析能

2、量轉(zhuǎn)化情況,引入新課。二、質(zhì)疑討論（一）動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化、自由落體運動的物體運動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況是怎樣的?2、演示單擺和彈簧振子,分析能量轉(zhuǎn)化情況。小結(jié):動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化時必定有重力或彈簧的彈力做功；在忽略阻力只有重力或彈簧的彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)總的機械能保持不變。（二）機械能守恒定律、內(nèi)容:2、表達式：3、守恒的條件：4、理解：（1）“守恒”的含義：指一個過程中某個量一直保持不變，而并非只是初、末兩狀態(tài)相同。（2）我們可以分三個層次來表述機械能守恒定律：a、只有重力做功的情形。這時彈性勢能不改變?？杀硎緸椋篵、只有彈力做功的情形。這時重力勢能不改變。可表示為：其中ek1和

3、ek2表示守恒過程中任意兩個狀態(tài)時的動能，en1和en2表示守恒過程中任意兩個狀態(tài)時的彈性勢能。c、同時有重力和彈力做功、但其它力不做功的情形?？杀硎緸椋褐亓?、彈力以外的力做正功，機械能增加；重力、彈力以外的力做負功，機械能減少。通常在不涉及時間和加速度的情況下，應(yīng)用機械能守恒定律解題較為簡便。要注意：機械能守恒定律是針對系統(tǒng)而言的，即便我們平時說某個物體具有重力勢能，實際上是指由該物體和地球組成的系統(tǒng)所具有的重力勢能。三、反饋矯正例1：分析下列情況下機械能是否守恒？a、跳傘運動員從空中勻速下落過程b、物體以8m/s2在空中下落過程c、物體作平拋運動過程d、物體在細線拉力作用下沿光滑斜面上滑過

4、程例2:把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個擺（如圖），擺長為l,最大偏角為。小球運動到最低位置時的速度是多大？討論:1、最低點時繩的拉力；2、利用機械能守恒定律解決問題的一般步驟選取研究對象系統(tǒng)或物體根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒恰當?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初末狀態(tài)時的機械能根據(jù)機械能守恒定律列方程，進行求解例3:如圖所示，桌面高為a，質(zhì)量為m的小球從離桌面高為h處自由落下，不計空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢能為零，則小球落到地面前瞬間的機械能為a、mghb、mghc、mgd、mg四、鞏固遷移課課練108頁1-67.8機械能守恒定律（2）教學(xué)目標

5、知識與技能、進一步理解機械能守恒定律的內(nèi)容，表達式和適用條件；2、在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。過程與方法進一步利用機械能守恒定律來解題情感、態(tài)度與價值觀應(yīng)用機械能守恒定律解決具體問題教學(xué)重點在具體的問題中能判定機械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達式。教學(xué)難點機械能是否守恒的判斷，機械能守恒定律的應(yīng)用教學(xué)過程一、課前導(dǎo)學(xué)、機械能守恒定律的內(nèi)容2、應(yīng)用機械能守恒定律解題的步驟二、質(zhì)疑討論、機械能守恒的條件:只有重力或彈簧的彈力做功理解:系統(tǒng)只受重力,彈力系統(tǒng)受重力,彈力外,還受其它力.但其它力都不做功系統(tǒng)受重力,彈力外,還受其它力.但其它力做功代數(shù)和為零2、機

6、械能守恒定律的表達式:三、反饋矯正例1：長為l的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的1/4垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多大？解析：鏈條下滑時，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機械能守恒，可用機械能守恒定律求解。設(shè)整根鏈條質(zhì)量為m，則單位長度質(zhì)量（質(zhì)量線密度）為：ml設(shè)桌面重力勢能為零，由機械能守恒定律得點撥：求解這類題目時，一是注意零勢點的選取，應(yīng)盡可能使表達式簡化，該題如選鏈條全部滑下時的最低點為零勢能點，則初始勢能就比較麻煩。二是靈活選取各部分的重心，該題最開始時的勢能應(yīng)取兩部分（桌面上和桌面下）勢能總和，整根鏈條

7、的總重心便不好確定，最后剛好滑出桌面時的勢能就沒有必要再分，可對整根鏈條求出重力勢能。例2：課課練113頁11題例3：課課練114頁17題四、鞏固遷移、課課練114頁15題16題2、課課練111頁1-4題7.8機械能守恒定律習(xí)題主備人:黃步海教學(xué)目標知識與技能進一步理解機械能守恒定律的內(nèi)容、表達式、守恒的條件。過程與方法應(yīng)用機械能守恒定律解題情感、態(tài)度與價值觀通過能量轉(zhuǎn)換與守恒的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思想。教學(xué)重點理解機械能守恒定律的內(nèi)容，表達式.守恒的條件。教學(xué)難點物體機械能定律的應(yīng)用教學(xué)過程一、課前導(dǎo)學(xué)復(fù)習(xí)機械能守恒定律及其條件二、質(zhì)疑討論、在只有重力和彈簧的彈力做功的情況下，物體的動能

8、和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變.2、對機械能守恒定律的理解：（1）系統(tǒng)在初狀態(tài)的總機械能等于末狀態(tài)的總機械能.即e1=e2或/2mv12+mgh1=1/2mv22+mgh2（2）物體（或系統(tǒng)）減少的勢能等于物體增加的動能，反之亦然。即-ep=ek（3）若系統(tǒng)內(nèi)只有a、b兩個物體，則a減少的機械能ea等于b增加的機械能eb即-ea=eb3、機械能守恒定律解題步驟三、反饋矯正例1質(zhì)量為m的小球從離心軌道上由靜止開始無摩擦滑下后進入豎直面內(nèi)的圓形軌道，圓形軌道的半徑為r，求：（1）要使小球能達到圓形軌道的最高點，h至少應(yīng)為多大？（2）當h=4r時，小球運動到圓環(huán)的最高點速度是多大？此時圓

9、環(huán)對小球的壓力為多少？例2一根內(nèi)壁光滑的細圓管，形狀如下圖所示，放在豎直平面內(nèi)一個小球自a口的正上方高h處自由落下，第一次小球恰能抵達b點；第二次落入a口后，自b口射出，恰能再進入a口，則兩次小球下落的高度之比h1：h2=_例3:如圖示，長為l的輕質(zhì)硬棒的底端和中點各固定一個質(zhì)量為m的小球，為使輕質(zhì)硬棒能繞轉(zhuǎn)軸o轉(zhuǎn)到最高點，則底端小球在如圖示位置應(yīng)具有的最小速度v=。例4：如圖所示，一固定的楔形木塊，其斜面的傾角=30，另一邊與地面垂直，頂上有一定滑輪。一柔軟的細線跨過定滑輪，兩端分別與物塊a和b連結(jié)，a的質(zhì)量為4m，b的質(zhì)量為m，開始時將b按在地面上不動，然后放開手，讓a沿斜面下滑而b上升。

10、物塊a與斜面間無摩擦。設(shè)當a沿斜面下滑s距離后，細線突然斷了。求物塊b上升離地的最大高度h.四、鞏固遷移、一個人站在陽臺上，以相同的速率v分別把三個球豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計空氣阻力，則三球落地時的速率a、上拋球最大b、下拋球最大c、平拋球最大d、三球一樣大2、如圖-1，小球自a點由靜止自由下落，到b點時與彈簧接觸，到c點時彈簧被壓縮到最短，若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由abc的運動過程中a、物體從a下降到b的過程中，動能不斷變小b、物體從b上升到a的過程中，動能先增大后減小c、物體由a下降到b的過程中，彈簧的彈性勢能不斷增大d、物體由b上升到a的過程中，彈簧所減少的彈性

11、勢能等于物體所增加的動能與增加的重力勢能之和3、長為l質(zhì)量分布均勻的繩子，對稱地懸掛在輕小的定滑輪上，如圖所示.輕輕地推動一下，讓繩子滑下，那么當繩子離開滑輪的瞬間，繩子的速度為.4、將質(zhì)量為m和3m的兩小球a和b分別拴在一根細繩的兩端，繩長為l，開始時b球靜置于光滑的水平桌面上，a球剛好跨過桌邊且線已張緊，如圖所示當a球下落時拉著b球沿桌面滑動，桌面的高為h，且hl若a球著地后停止不動，求：（1）b球剛滑出桌面時的速度大小（2）b球和a球著地點之間的距離7.9實驗:驗證機械能守恒定律教學(xué)目標知識與技能、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度；2、掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。過程與方

12、法通過用紙帶與打點計時器來驗證機械能守恒定律，體驗驗證過程和物理學(xué)的研究方法。情感、態(tài)度與價值觀通過實驗驗證，體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。教學(xué)難點驗證機械能守恒定律的誤差分析及如何減小實驗誤差的方法。教學(xué)過程一、課前導(dǎo)學(xué)為進行驗證機械能守恒定律的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。物體做自由落體運動時，只受力作用，其機械能守恒，若物體自由下落h

13、高度時速度為v，應(yīng)有mgh=，故只要gh=1/2v2成立，即可驗證自由落體運動中物體的機械能守恒。在打出的各紙帶中挑選出一條點跡，且第1、2兩打點間距離接近的紙帶。測定第n個點的瞬時速度的方法是：測出與n點相鄰的前、后兩段相等時間t內(nèi)下落的距離sn和sn+1，有公式vn=算出。在驗證機械能守恒定律時，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值。二、質(zhì)疑討論、推導(dǎo)出機械能守恒定律在本實驗中的具體表達式。在圖1中，質(zhì)量為m的物體從o點自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點a和b的機械能分別為：ea=，eb=如果忽略空氣阻力，物體下

14、落過程中的機械能守恒，于是有ea=eb，即=上式亦可寫成該式左邊表示物體由a到b過程中動能的增加，右邊表示物體由a到b過程中重力勢能的減少。等式說明，物體重力勢能的減少等于動能的增加。為了方便，可以直接從開始下落的o點至任意一點（如圖1中a點）來進行研究，這時應(yīng)有：-本實驗要驗證的表達式，式中h是物體從o點下落至a點的高度，va是物體在a點的瞬時速度。2、如何求出a點的瞬時速度va？根據(jù)做勻加速運動的物體在某一段時間t內(nèi)的平均速度等于該時間中間時刻的瞬時速度可求出a點的瞬時速度va。圖2是豎直紙帶由下而上實際打點后的情況。從o點開始依次取點1，2，3，圖中s1，s2，s3，分別為02點，13點

15、，24點各段間的距離。根據(jù)公式，t=20.02s（紙帶上任意兩個相鄰的點間所表示的時間都是0.02s），可求出各段的平均速度。這些平均速度就等于是1，2，3，各點相對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3，.例如：量出02點間距離s1，則在這段時間里的平均速度，這就是點1處的瞬時速度v1。依次類推可求出點2，3，處的瞬時速度v2，v3，。3、如何確定重物下落的高度？圖2中h1，h2，h3，分別為紙帶從o點下落的高度。根據(jù)以上數(shù)值可以計算出任意點的重力勢能和動能，從而驗證機械能守恒定律。學(xué)生活動：學(xué)生看書明確實驗的各項任務(wù)及實驗儀器。復(fù)習(xí)用打點計時器測速度的實驗，掌握用打點計時器測量勻變速直線運動速度的方

16、法。三、反饋矯正、在學(xué)生開始做實驗之前，應(yīng)強調(diào)如下幾個問題：（1）該實驗中選取被打點紙帶應(yīng)注意兩點：一是第一點o為計時起點，o點的速度應(yīng)為零。怎樣判別呢？（2）是否需要測量重物的質(zhì)量？（3）在架設(shè)打點計時器時應(yīng)注意什么？為什么？（4）實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？（5）測量下落高度時，某同學(xué)認為都必須從起始點算起，不能弄錯。他的看法正確嗎？為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好，還是近些好？參考：（1）因為打點計時器每隔0.02s打點一次，在最初的0.02s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點間距離接近兩年2mm的紙帶進行

17、測量；二是在紙帶上所選的點就是連續(xù)相鄰的點，每相鄰兩點時間間隔t=0.02s.（2）因為不需要知道物體在某點動能和勢能的具體數(shù)值，所以不必測量物體的質(zhì)量m，而只需驗證就行了。（3）打點計時器要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時所受到的阻力作用。（4）必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。（5）這個同學(xué)的看法是正確的。為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點適當遠些好。2、學(xué)生進行分組實驗。四、鞏固遷移（1）為進行“驗證機械能守恒定律”的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電

18、鍵，天平。其中不必要的器材有：；缺少的器材是。（2）在驗證機械能守恒定律時，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是，才能驗證機械能守恒定律，其斜率等于的數(shù)值。（3）在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，用打點計時器打出紙帶如圖3所示，其中a點為打下的第一個點，0、1、2為連續(xù)的計數(shù)點?，F(xiàn)測得兩相鄰計數(shù)點之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計數(shù)點間的打點時間間隔均為t。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點的時間間隔，可以求出此實驗過程中重錘下落運動的加速度大小表達式為_。在打第5號計數(shù)點時，紙帶運動的瞬時速度大小的表達式為_。要驗證機械能守恒定律，為減小實驗誤差，應(yīng)選擇打下第_號和第_號計數(shù)點之間的過程為研究對象。（4）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6v、50hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，o點為重錘下落的起點，選取的計數(shù)點為a、b、c、d，各