高中物理人教版 (新课标)必修28.机械能守恒定律教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修28.机械能守恒定律教学设计及反思，共4页。教案主要包含了教学目标，重点，教具，主要教学过程等内容，欢迎下载使用。
7、6     机械能守恒定律一、教学目标1．掌握机械能守恒的条件2．掌握应用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法。二、重点、难点分析    1．机械能守恒定律是本章教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条件；能够正确分析物体系统所具有的机械能；能够应用机械能守恒定律解决有关问题。    2．分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一。在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的。在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面。    3．能否正确选用机械能守恒定律解决问题是本节学习的另一难点。通过本节学习应让学生认识到，从功和能的角度分析、解决问题是物理学的重要方法之一；同时进一步明确，在对问题作具体分析的条件下，要能够正确选用适当的物理规律分析、处理问题。三、教具    演示物体在运动中动能与势能相互转化。 器材包括：麦克斯韦滚摆；单摆；弹簧振子。四、主要教学过程    （一）引入新课     ［演示实验〕依次演示麦克斯韦滚摆、单摆和弹簧振子，提醒学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。 通过观察演示实验，学生回答物体运动中动能、势能变化情况，教师小结：    物体运动过程中，随动能增大，物体的势能减小；反之，随动能减小，物体的势能增大。    提出问题：上述运动过程中，物体的机械能是否变化呢？这是我们本节要学习的主要内容。    （二）讲授新课     1．只有重力对物体做功时物体的机械能    问题：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度几处速度为此，下落至高度h2。处速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化（引导学生思考分析）。    分析：根据动能定理，有   下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有  由以上两式可以得到 引导学生分析上面式子所反映的物理意义，并小结：下落过程中，物体重力势能转化为动能，此过程中物体的机械能总量不变。    指出问题：上述结论是否具有普遍意义呢？请同学们课后进一步分析物体做平抛和竖直上抛运动时的情况。    明确：在只有重力做功的情况下，物体动能和势能可以相互转化，而机械能总量保持不变。    2．弹簧和物体组成的系统的机械能    以弹簧振子为例（未讲振动，不必给出弹簧振子名称，只需讲清系统特点即可），简要分析系统势能与动能的转化。进一步定量研究可以证明，在只有弹簧弹力做功条件下，物体的动能与势能可以相互转化，物体的机械能总量不变。 综上所述，可以得到如下结论：    3．机械能守恒定律的内容和表达式    在只有重力和弹簧弹力对物体做功的情况下，物体的动能和势能可以相互转化，物体机械能总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。 机械能守恒定律的数学表达式： 第一种：+=+从守恒的角度：物体运动过程中，初状态和末状态机械能相等第二种：△Ek =-△EP  从转化的角度动能的增加量等于势能减小量第三种: △E1=-△E2   从转移的角度物体1的机械能增加量等于物体2的机械能的减少量     例1：关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中正确的是(    )A．做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒；   B．做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒；C．外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒；  D．物体若只有重力做功，机械能一定守恒。解答：做匀速直线运动的物体是动能不变；势能仍可能变化，选项A错；做匀变速直线运动的物体，动能不断增加，势能仍可能不变，选项B错；外力对物体所做的功等于0时，动能不变；势能仍可能变化，选项C错；机械能守恒条件是物体只有重力做功或只有弹力做功，D对。 例2：在下列实例中运动的物体，不计空气阻力，不守恒的是(    )A．起重机吊起物体匀速上升，    B．物体做平抛运动，C．圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动，D．一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物在竖直方向上做上下振动（以物体和弹簧为研究对象）。解答：起重机吊起物体匀速上升，动能不变势能增加，机械能增加；物体做平抛运动，只有重力做功，机械能守恒；圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动，没有力做功，；一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物在竖直方向上做上下振动，只有重力和弹力做功机械能守恒。不守恒的是A例3：如图2-8-1所示,一轻质弹簧固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬挂点等高的地方无初速度释放,让其自由摆下,不及空气阻力,重物在摆向最低点的位置的过程中(        )A．重物重力势能减小                  B．重物重力势能与动能之和增大C．重物的机械能不变                  D. 重物的机械能减少解答： 物体从水平位置释放后,在向最低点运动时,物体的重力势能不断减小,动能不断增大.弹簧不断被拉长,弹性势能变大.所以物体减少的重力势能一部分转化为自身的动能,另一部分转化为弹簧的弹性势能.对整个系统机械能守恒,而对重物来说,机械能减少.答案:AD 4．应用机械能守恒定律解题的基本步骤    （l）根据题意，选取研究对象（物体或相互作用的物体系）    （2）分析研究对象在运动过程中所受各力的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件．    （3）若符合定律成立的条件，先要选取合适的零势能的参考平面，确定研究对象在运动过程的初、末状态的机械能值．（4）根据机械能守恒定律列方程，并代人数值求解．例 4．在z巨离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取 g=10m/s2，求小球落地速度大小。     求解过程：取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能，动能为    落地时，小球的重力势能，动能为。根据机械能守恒定律，有E1=E2，即              落地时小球的速度大小为     【同步检测】1．在下列物理过程中，机械能守恒的有（      ）A．把一个物体竖直向上匀速提升的过程   B．人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程C．汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程D．从高处竖直下落的物体落在竖直的弹簧上，压缩弹簧的过程，对弹簧，物体和地球这一系统。2．如图2-8-5从离地高为h的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体，它上升 H后又返回下落，最后落在地面上，则下列说法中正确的是（不计空气阻力，以地面为参考面）（     ）A．物体在最高点时机械能为mg(H+h);B．物体落地时的机械能为mg(H+h)+ mv2/2C．物体落地时的机械能为mgh+mv2/2D．物体在落回过程中，经过阳台时的机械能为mgh+mv2./2                                                                    3.在离地高为H处以初速度v0竖直向下抛一个小球,若与地球碰撞的过程中无机械能损失,那么此球回跳的高度为(      )A、H+；  B、H-；  C、；  D、。4．如图2-8-6所示,质量为m和3m的小球A和B,系在长为L的细线两端,桌面水平光滑,高h(h<L),A球无初速度从桌边滑下,落在沙地上静止不动,则B球离开桌边的速度为(     )   A.               B.   C.                D.                                  5.如图2-8-7所示,一斜面放在光滑的水平面上,一个小物体从斜面顶端无摩擦的自由滑下,则在下滑的过程中 下列结论正确的是(      ) 斜面对小物体的弹力做的功为零                        小物体的重力势能完全转化为小物体的动能 小物体的机械能守恒小物体，斜面和地球组成的系统机械能守恒6. 如图2-8-8所示，一滑块从半圆形光滑轨道上端由静止开始滑下，当滑到最低点时，关于滑块动                                   能大小和对轨道最低点的压力，下列结论正确的是（    ） A．轨道半径越大，滑块动能越大，对轨道的压力越大     B．轨道半径越大，滑块动能越大，对轨道的压力与半径无关 C．轨道半径越大，滑块动能越大，对轨道的压力越小 D．轨道半径变化时，滑块动能、对轨道的正压力都不变             7.水平抛出的一个物体,物体落地时速度的方向与水平方向的夹角为θ,取地面为零势能面,则物体刚被抛出时,其重力势能和动能之比为(    )A .tanθ     B .cotθ    C .cot2θ    D. tan2θ8.如图2-8-9所示,将小球拉紧,悬线在水平位置无初速释放,当小球达到最低点时,细线被与悬点在同一竖直线上的小钉P挡住,则在悬线被钉子挡住的前后瞬间比较(     ) A．小球的机械能减少        B.小球的动能减小C. 悬线上的张力变小        D.小球的向心加速度变大                 9.如图2-8-10所示长度相等的三根轻质竿构成一个正三角形支架,在A处固定一质量为2m的小球,B处固定一质量为m的小球,支架悬挂于O点,可饶O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动,开始时OB与地面相垂直,放手后开始运动,不计任何阻力,下列说法正确的是(     )A、A球到达最低点时速度为零              B、A球机械能减少量等于B球机械能增加量C、B球向左摆动所达到的最高点位置应高于A球开始时的高度D、当支架从左向右回摆时,A球一定能回到原来的高度                           10. 如图2-8-11所示，倾斜轨道AC与有缺口的圆轨道BCD相切于C，圆轨道半径为R，两轨道在同一竖直平内，D是圆轨道的最高点，缺口DB所对的圆心角为900，把一个小球从斜轨道上某处由静止释放，它下滑到C点后便进入圆轨道，要想使它上升到D点后再落到B点，不计摩擦，则下列说法确的是 （        ）                                                                A．释放点须与D点等高          B．释放点须比D点高R/4 C．释放点须比D点高R/2         D．使小球经D点后再落到B点是不可能的   11.气球以10m/s的速度匀速上升，当它上升到离地15米高处，从气球上掉下一个物体，不计空气阻力则物体落地时的速度为            。 12．一根长为L的均匀绳索一部分放在光滑水平面上，长为 L１的另一部分自然垂在桌面下，如图2-8-12所示，开始时绳索静止，释放后绳索将沿桌面滑下，则绳索刚滑离桌面时的速度大小为               ．                                         13. 半径为R的半圆形光滑轨道竖直固定在水平地面上，A点是最低点，B点是最高点，如图2-8-13所示，质量为M的小球以某一速度自A点进入轨道，它经过最高点后飞出，最后落在水平地面上的C点，现测得AC=2R，求小球自A点进入轨道时的速度大小？       第八节  机械能守恒定律同步检测答案1BD  2 ACD  3A  4A  5D   6B   7．D   8．D   9．BCD10．D    11．20m/s、12．ｖ＝      13．