2019-2020年高中物理 《機(jī)械能守恒定律》練習(xí)教案新人教版.doc

2019-2020年高中物理 機(jī)械能守恒定律練習(xí)教案新人教版教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能 1、知道什么是機(jī)械能，知道物體的動(dòng)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(shí)現(xiàn)；2、會(huì)正確推導(dǎo)物體在光滑曲面上運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能守恒，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容、表達(dá)式、守恒的條件。過程與方法1、在具體的問題中會(huì)判定物體的機(jī)械能是否守恒；2、初步學(xué)會(huì)從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來解釋物理現(xiàn)象，分析問題。 情感、態(tài)度與價(jià)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(diǎn)理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容、表達(dá)式、守恒的條件。教學(xué)難點(diǎn)物體機(jī)械能是否守恒的判定教具準(zhǔn)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,分析能量轉(zhuǎn)化情況,引入新課。二、質(zhì)疑討論 （一）動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化1、自由落體運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)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): (1)動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化, 轉(zhuǎn)化時(shí)必定有重力或彈簧的彈力做功；(2)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(jī)械能保持不變。（二）機(jī)械能守恒定律1、內(nèi)容:2、表達(dá)式：3、守恒的條件：4、理解：（1）“守恒”的含義：指一個(gè)過程中某個(gè)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(gè)層次來表述機(jī)械能守恒定律：A、只有重力做功的情形。這時(shí)彈性勢能不改變?？杀硎緸椋?B、只有彈力做功的情形。這時(shí)重力勢能不改變?？杀硎緸椋浩渲蠩k1和Ek2表示守恒過程中任意兩個(gè)狀態(tài)時(shí)的動(dòng)能，EN1和EN2表示守恒過程中任意兩個(gè)狀態(tài)時(shí)的彈性勢能。C、同時(shí)有重力和彈力做功、但其它力不做功的情形?？杀硎緸椋?重力、彈力以外的力做正功，機(jī)械能增加；重力、彈力以外的力做負(fù)功，機(jī)械能減少。通常在不涉及時(shí)間和加速度的情況下，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題較為簡便。要注意：機(jī)械能守恒定律是針對系統(tǒng)而言的，即便我們平時(shí)說某個(gè)物體具有重力勢能，實(shí)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。ALCO三、反饋矯正例1：分析下列情況下機(jī)械能是否守恒？A、跳傘運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)過程D、物體在細(xì)線拉力作用下沿光滑斜面上滑過程例2:把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來，就成為一個(gè)擺（如圖），擺長為l ,最大偏角為。小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？討論:1、最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力；2、利用機(jī)械能守恒定律解決問題的一般步驟(1)選取研究對象系統(tǒng)或物體(2)根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程進(jìn)行受力、做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒(3)恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)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(jì)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(jī)械能為 ( )A、mgh B、mgH C、mg(H+h) D、mg(Hh) 四、鞏固遷移 課課練108頁1-67.8 機(jī)械能守恒定律（2）主備人：黃步海 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1、進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，表達(dá)式和適用條件；2、在具體問題中，能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出機(jī)械能守恒的方程式。過程與方法進(jìn)一步利用機(jī)械能守恒定律來解題情感、態(tài)度與價(jià)值觀應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決具體問題教學(xué)重點(diǎn)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)機(jī)械能是否守恒的判斷，機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 教學(xué)過程一、課前導(dǎo)學(xué)1、機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容2、應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟二、質(zhì)疑討論 1、機(jī)械能守恒的條件: 只有重力或彈簧的彈力做功理解:(1) 系統(tǒng)只受重力,彈力(2) 系統(tǒng)受重力,彈力外,還受其它力.但其它力都不做功(3) 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(jī)械能守恒定律的表達(dá)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(shí)的速度大小為多大？解析：鏈條下滑時(shí)，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機(jī)械能守恒，可用機(jī)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(jī)械能守恒定律得點(diǎn)撥：求解這類題目時(shí)，一是注意零勢點(diǎn)的選取，應(yīng)盡可能使表達(dá)式簡化，該題如選鏈條全部滑下時(shí)的最低點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，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(shí)的勢能應(yīng)取兩部分（桌面上和桌面下）勢能總和，整根鏈條的總重心便不好確定，最后剛好滑出桌面時(shí)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1、課課練114頁15題16題2、課課練111頁1-4題7.8 機(jī)械能守恒定律習(xí)題主備人:黃步海 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能 進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容、表達(dá)式、守恒的條件。 過程與方法 應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題情感、態(tài)度與價(jià)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(diǎn)理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容，表達(dá)式. 守恒的條件。教學(xué)難點(diǎn)物體機(jī)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(jī)械能守恒定律及其條件二、質(zhì)疑討論 1、在只有重力和彈簧的彈力做功的情況下，物體的動(dòng)能和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變.2、 對機(jī)械能守恒定律的理解：（1）系統(tǒng)在初狀態(tài)的總機(jī)械能等于末狀態(tài)的總機(jī)械能.即 E1 = E2 或 1/2mv12 + mgh1= 1/2mv22 + mgh2（2）物體（或系統(tǒng)）減少的勢能等于物體(或系統(tǒng))增加的動(dòng)能，反之亦然。即 -EP = EK （3）若系統(tǒng)內(nèi)只有A、B兩個(gè)物體，則A減少的機(jī)械能EA等于B增加的機(jī)械能E B 即 -EA = EB 3、機(jī)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(jìn)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(dá)到圓形軌道的最高點(diǎn)，h至少應(yīng)為多大？（2）當(dāng)h=4R時(shí)，小球運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)的最高點(diǎn)速度是多大？此時(shí)圓環(huán)對小球的壓力為多少？例2一根內(nèi)壁光滑的細(xì)圓管，形狀如下圖所示，放在豎直平面內(nèi)一個(gè)小球自A口的正上方高h(yuǎn)處自由落下，第一次小球恰能抵達(dá)B點(diǎn)；第二次落入A口后，自B口射出，恰能再進(jìn)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(diǎn)各固定一個(gè)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(diǎn)，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(xì)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(shí)將B按在地面上不動(dòng)，然后放開手，讓A沿斜面下滑而B上升。物塊A與斜面間無摩擦。設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑S 距離后，細(xì)線突然斷了。求物塊B上升離地的最大高度H. 四、鞏固遷移1、一個(gè)人站在陽臺(tái)上，以相同的速率v分別把三個(gè)球豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計(jì)空氣阻力，則三球落地時(shí)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(diǎn)由靜止自由下落，到b點(diǎn)時(shí)與彈簧接觸，到c點(diǎn)時(shí)彈簧被壓縮到最短，若不計(jì)彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由abc的運(yùn)動(dòng)過程中( )A、物體從A下降到B的過程中，動(dòng)能不斷變小圖-1 B、物體從B上升到A的過程中，動(dòng)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，彈簧所減少的彈性勢能等于物體所增加的動(dòng)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(dòng)一下，讓繩子滑下，那么當(dāng)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(xì)繩的兩端，繩長為L，開始時(shí)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(dāng)A球下落時(shí)拉著B球沿桌面滑動(dòng)，桌面的高為h，且hL若A球著地后停止不動(dòng)，求：（1）B球剛滑出桌面時(shí)的速度大?。?）B球和A球著地點(diǎn)之間的距離7.9實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律主備人:黃步海 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1、會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度；2、掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。過程與方法通過用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過程和物理學(xué)的研究方法。情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實(shí)踐，樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀。培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。教學(xué)難點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。教學(xué)過程一、課前導(dǎo)學(xué)為進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺(tái)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)，只受 力作用，其機(jī)械能守恒，若物體自由下落H高度時(shí)速度為V，應(yīng)有MgH= ，故只要gH=1/2V2成立，即可驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)中物體的機(jī)械能守恒。在打出的各紙帶中挑選出一條點(diǎn)跡 ，且第1、2兩打點(diǎn)間距離接近 的紙帶。測定第N個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是：測出與N點(diǎn)相鄰的前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離SN和SN+1，有公式VN= 算出。在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。二、質(zhì)疑討論 1、推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律在本實(shí)驗(yàn)中的具體表達(dá)式。在圖1中，質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地作零重力勢能面，下落過程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能分別為：EA=， EB=如果忽略空氣阻力，物體下落過程中的機(jī)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(dòng)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(dòng)能的增加。為了方便，可以直接從開始下落的O點(diǎn)至任意一點(diǎn)（如圖1中A點(diǎn)）來進(jìn)行研究，這時(shí)應(yīng)有：-本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式，式中h是物體從O點(diǎn)下落至A點(diǎn)的高度，vA是物體在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度。圖201234s1s2s3h1h2h3h42、如何求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA？根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度vA。圖2是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況。從O點(diǎn)開始依次取點(diǎn)1，2，3，圖中s1，s2，s3，分別為02點(diǎn)，13點(diǎn)，24點(diǎn) 各段間的距離。根據(jù)公式，t=20.02 s（紙帶上任意兩個(gè)相鄰的點(diǎn)間所表示的時(shí)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(diǎn)相對應(yīng)的瞬時(shí)速度v1，v2，v3，.例如：量出02點(diǎn)間距離s1，則在這段時(shí)間里的平均速度，這就是點(diǎn)1處的瞬時(shí)速度v1。依次類推可求出點(diǎn)2，3，處的瞬時(shí)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(diǎn)下落的高度。根據(jù)以上數(shù)值可以計(jì)算出任意點(diǎn)的重力勢能和動(dòng)能，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生看書明確實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)儀器。復(fù)習(xí)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度的實(shí)驗(yàn)，掌握用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度的方法。三、反饋矯正1、在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題：（1）該實(shí)驗(yàn)中選取被打點(diǎn)紙帶應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是第一點(diǎn)O為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，O點(diǎn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意什么？為什么？（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(shí)，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò)。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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？參考：（1）因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打點(diǎn)一次，在最初的0.02 s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為0.002 m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點(diǎn)間距離接近兩年2 mm 的紙帶進(jìn)行測量；二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔 t =0.02 s.（2）因?yàn)椴恍枰牢矬w在某點(diǎn)動(dòng)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(yàn)證就行了。（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)所受到的阻力作用。（4）必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落。（5）這個(gè)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好。2、學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。四、鞏固遷移（1）為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺(tái)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)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 。（2）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，如果以v22為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是 ，才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其斜率等于 的數(shù)值。（3）在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶如圖3所示，其中A點(diǎn)為打下的第一個(gè)點(diǎn)，0、1、2為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)?，F(xiàn)測得兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的打點(diǎn)時(shí)間間隔均為T。根據(jù)紙帶測量出的距離及打點(diǎn)的時(shí)間間隔，可以求出此實(shí)驗(yàn)過程中重錘下落運(yùn)動(dòng)的加速度大小表達(dá)式為_ _。在打第5號計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小的表達(dá)式為_ _。要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇打下第_號和第_號計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的過程為研究對象。（4）某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vB= m/s，重錘的動(dòng)能EkB= J。從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢能減小量為 J。根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是 。 參考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺。（2）通過原點(diǎn)的直線、g. （3）（s6+ s5+ s4- s3- s2 s1）/9T 2，（s5+ s6）/2T，1、5. （4）1.175，0.69，0.69 0.69， 機(jī)械能守恒。