机械能守恒定律及其应用(第1课时)

机械能守恒定律及其应用（第1课时）林薇2008年9月18日知识与技能：1、理解重力做功是系统内能，具有相对性，知道重力做功与重力势能变化的关系2、理解机械守恒定律的含义，知道它是能量守恒定律的一种特殊情况3、能够运用机械能守恒定律分析生活、生产中的实际问题本章考点分析:能的概念、功和能的关系以及各种不同形式的能的相互转化和守恒的规律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律，它贯穿于整个物理学中。本章的功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全，频率高，题型全。动能定理、机械能守恒定律是力学中的重点和难点，用能量观点解题是解决动力学问题的三大途径之一。考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合，物理过程复杂，综合分析的能力要求较高，这部分知识能密切联系实际、生活实际、联系现代科学技术，因此，每年高考的压轴题，高难度的综合题经常涉及本章知识。教学过程：一、知识扫描：PPT投影，学生在教师的提示下复习基本知识点：1正确理解重力势能、弹性势能物体由于受到_________而具有的跟物体和地球的相对位置有关的能量叫重力势能。表达式________________。重力势能是____________（标量、矢量）。选不同的_______________，物体的重力势能的数值是不同的。问题：势能是标量，但是势能有正负，势能的正负表示什么？？物体由于发生___________而具有的势能，叫做弹性势能。物体的弹性形变越大，弹性势能越_________2重力做功与重力势能的关系是什么？重力做_________时，重力势能减少，减少的重力势能等于______________________；重力做___________时，重力势能增加，增加的重力势能等于________________________，重力所做的功只跟___________和__________有关，跟____________无关3如何正确理解机械能守恒定律？在只有_____________做功的情况下，物体的________和_________发生相互转化，机械能的总量_____________，这就是机械能守恒定律。机械能守恒定律的表达式为：①________________即初状态的机械能等于末状态的机械能②________________即动能的增加量等于势能的的减少量③________________即A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量二、问题探讨：问题1、如何正确理解重力势能的相对性及其与重力做功的关系例如图所示，小球质量为m，大小不计，右边圆轨道半径为R，小球从H=3R的A点沿斜面滑下后又沿轨道滑到最高点C点，则以下说法正确的是（BC）A释放时小球的重力势能为3mgRB这一过程小球的重力势能减少了mgRC这一过程小球重力做功为mgRD小球在C点的重力势能不可能为负值小结：①重力势能是与高度有关的物理量，而高度是相对的，故重力势能也是相对的，与零势能面（参考平面）的选择有关，要确定物体的重力势能要先选取参考平面。②重力势能的改变是通过重力做功实现的，重力所做的功只与初末位置的高度差有关，与路径无关，因此重力势能的改变量也与初末位置的高度差有关，但与参考平面无关。问题2、如何判断物体(或系统)机械能守恒是否守恒《全线突破》P92学生自主阅读并理解（1）利用机械能的定义判断：（直接判断）判断物体的动能和势能怎么变化，可知物体的机械能是否守恒。例如物体沿斜面匀速下滑，物体动能不变，重力势能减少，则物体的机械能减少。（2）用做功判断：若物体或系统只有重力（或弹簧的弹力）做功。虽受其他力，但其他力不做功或做功的代数和为零，则物体或系统机械能守恒。（3）用能量转化来判断：若物体或系统中只有动能和势能相互转化而无机械能与其他形式的能（例如内能）的转化，则物体或系统机械能守恒。（4）对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒。图10ABCH练习1下列运动中能满足机械能守恒的是（ACE）A手榴弹从手中抛出后的运动（不计空气阻力）B子弹射穿木块C细绳一端固定，另一端拴着一个小球，使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动D吊车将货物匀速吊起E物体沿光滑圆弧面从下向上滑动F降落伞在空中匀速降落解析：A项中手榴弹从手中抛出后，在不计空气阻力的情况下，只有重力做功，机械能守恒；B项中子弹穿透木块过程中受到木块对它的阻力，阻力做负功，子弹的动能一部分转化为内能，子弹的机械能不守恒；C项中小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，动能不变，重力势能也不变，机械能守恒；D项中货物受到的拉力做正功，机械能不守恒；E项中物体受到的圆弧面对它的弹力不做功，只有重力做功，机械能守恒；F项中降落伞在[空中们速降落，受到空气阻力作用，阻力做负功，机械能不守恒。练习2某人以平行斜面的拉力将物体沿斜面拉下，拉力大小等于摩擦力大小，则下列说法正确的是（D）A物体匀速下滑B合外力对物体做的功等于零C物体的机械能减小D物体的机械能保持不变解析：对物体受力分析如图，已知F=f，方向相反，物体所受的合力为F合=mgsinθ，物体沿斜面向下做匀加速直线运动，则A错；合外力做的功W=mgsinθs，B错；物体受的四个力中，F、f、N所做的功代数和为零，只有重力做功，则物体的机械能守恒，答案为D问题3应用机械能守恒定律解决动力学问题的一般步骤是什么？1、明确研究对象，选取研究过程2、对物体进行受力分析，分析各力做功情况，判断机械能是否守恒3、选取参考平面，确定物体在始末状态的机械能4、根据机械能守恒定律列方程求解（选取不同的参考平面应以解题方便为原则）mgfNF三、典例剖析：类型一：机械能守恒定律与抛体运动相联系的问题例1、如图所示，在水平台上的A点，一个质量为m的物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，求它到达台面下处的B点时速度的大小。思路分析：物体抛出后受到哪几个力的作用？机械能是否守恒？如何列出机械能守恒的表达式？类型二：重力做功与重力势能变化的关系：例2、如图所示，离地水平地面高1.5L的一个光滑小定滑轮上，静止地搭着一根链条，该链条长为L，质量为m（可以看作质量分布均匀）。由于受到一个小小的扰动，链条开始无初速滑动，最后落在水平面上，则当链条的一端刚要接触地面的瞬间（整个链条还在空中），链条的速度是多大？四板书设计五作业