人教版高一物理必修2第七章78机械能守恒定律教案设计.doc

机械能守恒定律一、 教学目标1. 知道机械能的定义，能确定机械能的大小.2. 理解机械能守恒定律的内容和成立条件.二、 重点难点重点：理解机械能守恒定律.难点：在物理过程中判定机械能是否守恒.三、 教与学教学过程：我们知道物体自由下落时，由于重力做功，重力势能不断减少，物体的动能不断增加， 重力势能转化为动能，竖直上抛物体，在上升过程中，动能不断减小，重力势能不断增加， 动能转化为重力势能，我们将找出这一转化过程中的遵循的规律.(―)机械能1. 机械能的概念：动能、重力势能和弹性势能的统称叫做机械能，总机械能为动能与势能(重力势能、弹性势能)之和，E = Ek + Ep.2. 机械能是标量，具有相对性由于重力势能具有相对性，所以要取参考平面；动能具有相对性，所以要取参考系，因 此只有在选取了参考平面和参考系后才可确定物体的机械能，通常我们都以地面为参考平面 和参考系.【说明】由于对弹性势能只要求定性分析，不做定量计算，所以在以后讨论定量问题时, 一般只涉及重力势能和动能的机械能问题.3. 机械能之间可以相互转化(1) 重力势能和动能间的相互转化【演示】在离心轨道上小球的运动，分析其转化过程(2) 弹性势能和动能间的相互转化【演示】将弹簧的一端连接在气垫导轨的一端面上，弹簧的另一端和滑块相连，让滑块 在水平轨道上做往复运动，分析其转化过程.(二)机械能守恒定律【演示】摆球在摆动中，动能和重力势能相互转化，摆球总能摆到对方相同的高度(应 分析强调这一过程中，悬线拉力不做功，只存在重力做功).1. 机械能守恒定律：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化, 但机械能的总量保持不变.2. 机械能守恒定律的证明设物体在运动过程中只存在重力做功，则由动能定理得WG = Ek2-Eki 而WG=-(Ep2-Epi),所以-(Ep2-Epi) = Ek2-Eki，即 Eki+Epi=Ek2+Ep2,或写成3. 机械能守恒定律成立的条件：只有重力做功（或除重力做功外，其他力做功为零）【注意】①只有重力做功与只受重力作用的含义不同，只受重力作用，机械能守恒，但 机械能守恒不一定只受重力作用.只要满足机械能守恒的条件，不论物体的具体运动情况如何，机械能都守恒.在只有弹力做功的条件下，弹性势能和动能发生相互转化,但机械能的总量保持不变, 即机械能守恒.【例1】在下列的物理过程中，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立的轻弹簧上，压缩弹簧的过程，对弹簧、物体和地 球这一系统【解析】向上匀速提升物体的过程，除重力做功外，还有向上的拉力对物体做正功，物 体的机械能增加；卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，只有重力做功，机械能守恒；汽车关闭油 门后滑行，要克服阻力做功，机械能减小；物体压缩弹簧的过程只有重力，弹簧的弹力做功, 所以对物体、弹簧和地球组成的系统，总机械能守恒（仅对于物体或弹簧机械能不守恒）.正确选项为BD【例2】如图所示，桌面离地高为人，质量为，耸的小球从离桌面高H处自由下落，不计 空气阻力，假设桌面为零势能的参考平面，则小球落地前瞬间的机械能为（）A. mgh B. mgHC. mg(H + h) D. mg(H — h)【解析】以桌面为参考平面，小球开始时的机械能为mgH,而小球在下落过程中，只有重力做功，机械能守恒，小球在着地前任一时刻的机械能都是农gH.正确选项为B.【例3】如图所示，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（）对轨道压力越大对轨道压力与半径无关对轨道压力越小对轨道的正压力都不变A. 轨道半径越大，滑块动能越大，B. 轨道半径越大，滑块动能越大，C. 轨道半径越大，滑块动能越大，D. 轨道半径变化时，滑块的动能、【解析】滑块在下滑过程中，只有重力做功，轨道给滑块的弹力不做功，所以机械能守 恒，设轨道半径为R,取过轨道最低点的平面为参考平面，则由机械能守恒定律得，滑决经1 ,最低点时，根据牛顿第二定律得：mgR = -mv2，解得轨道对滑决的弹力N = 3mg,方向向上，由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的弹力大小为3所g (与R无关),方向向下.正确选项为B.【例4】如图所示，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面内，Q是圆轨道的最高点，缺口 所对的圆心角为90° ,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，想要使它上升到D点后 再落到3点，不计摩擦，则下列说法正确的是()A. 释放点须与£＞点等高B. 释放点须比£＞点高上7?4C. 释放点须比£＞点高上人2D. 使小球经D点后再落到B点是不可能的1 ,【解析】设小球离开Q点时速度为V。

经过时间，落到B点，则vDt = R,R = -gr , 解得VD =」Rg/2 ,而小球能经过D点的速度至少等于^gR ；小球从到B在Q的速度 却是JgR/2,这两个条件不能同时满足，因此小球沿轨道运动到Q点后又要落到B点是 不可能的.正确选项为D.【小结】只有重力做功时，机械能守恒.。