機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用3

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1、第七節(jié)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用?一、教學(xué)目標(biāo)1．在已經(jīng)學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)械能守恒定律的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握機(jī)械能守恒的條件，掌握應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析、解決問題的基本方法。2．通過例題和課堂練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析、解決問題的能力。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．重點(diǎn)是機(jī)械能守恒條件的理解，能夠應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題。使學(xué)生掌握；能夠正確分析物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能；2．難點(diǎn)是分析物體系統(tǒng)物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件。三、教學(xué)過程(一)引入新課:問題引入：1.機(jī)械能守恒的條件是什么?2機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容是什么?小結(jié)：學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律，要能應(yīng)用它分析、解決問題。下面我們通過具體問題的分析來學(xué)習(xí)機(jī)械

2、能守恒定律的應(yīng)用。在具體問題分析過程中，一方面要學(xué)習(xí)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題的方法，另一方面通過問題分析加深對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解與認(rèn)識(shí)。(二)新課教學(xué)：1．機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用例1．在距離地面20m高處以15m/s的初速度水平拋出一小球，不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2，求小球落地速度大小。引導(dǎo)學(xué)生思考分析，提出問題：(1)前面學(xué)習(xí)過應(yīng)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法處理平拋運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在能否應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決這類問題？(2)小球拋出后至落地之前的過程中，是否滿足機(jī)械能守恒的條件？如何應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題？歸納學(xué)生分析的結(jié)果，明確：(1)小球下落過程中，只有重力對(duì)小球做功，滿足機(jī)械能守恒

3、條件，可以用機(jī)械能守恒定律求解；(2)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí)，應(yīng)明確所選取的運(yùn)動(dòng)過程，明確初、末狀態(tài)小球所具有的機(jī)械能。解：取地面為參考平面，拋出時(shí)小球具有的重力勢(shì)能Ep1＝mgh，動(dòng)能落地時(shí)小球的速度大小為問題：請(qǐng)考慮用機(jī)械能守恒定律解決問題與用運(yùn)動(dòng)合成解決問題的差異是什么？例2．小球沿光滑的斜軌道由靜止開始滑下，并進(jìn)入在豎直平面內(nèi)的離心軌道運(yùn)動(dòng)，如圖所示，為保持小球能夠通過離心軌道最高點(diǎn)而不落下來，求小球至少應(yīng)從多高處開始滑下？已知離心圓軌道半徑為R，不計(jì)各處摩擦。提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考分析：(1)小球能夠在離心軌道內(nèi)完成完整的圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)小球通過圓軌道最高點(diǎn)的速度有何要求？(2)從小

4、球沿斜軌道滑下，到小球在離心軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過程中，小球的機(jī)械能是否守恒？(3)如何應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決這一問題？如何選取物體運(yùn)動(dòng)的初、末狀態(tài)？歸納學(xué)生分析的結(jié)果，明確：(1)小球能夠通過圓軌道最高點(diǎn)，要求小球在最高點(diǎn)具有一定速度，即此時(shí)小球運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，恰好等于小球所受重力；(2)運(yùn)動(dòng)中小球的機(jī)械能守恒；(3)選小球開始下滑為初狀態(tài)，通過離心軌道最高點(diǎn)為末狀態(tài)，研究小球這一運(yùn)動(dòng)過程。解：取離心軌道最低點(diǎn)所在平面為參考平面，開始時(shí)小球具有的機(jī)械能E1＝mgh。通過離心軌道最高點(diǎn)時(shí)，小球速度為v，此時(shí)小球的機(jī)械能成完整的圓周運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步說明：在中學(xué)階段，由于數(shù)學(xué)工具的限制，我們無法應(yīng)用

5、牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決小球在圓軌道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。但應(yīng)用機(jī)械能守恒定律，可以很簡單地解決這類問題。若選擇圓軌道的最高點(diǎn)為參考面結(jié)果如何?例3．長l＝80cm的細(xì)繩上端固定，下端系一個(gè)質(zhì)量m＝100g的小球。將小球拉起至細(xì)繩與豎直方向成60°角的位置，然后無初速釋放。不計(jì)各處阻力，求小球通過最低點(diǎn)時(shí)，細(xì)繩對(duì)小球拉力多大？取g＝10m/s2。提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分析思考：(1)釋放后小球做何運(yùn)動(dòng)？通過最低點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力是否等于小球的重力？(2)能否應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求出小球通過最低點(diǎn)時(shí)的速度？歸納學(xué)生分析結(jié)果，明確：(1)小球做圓周運(yùn)動(dòng)，通過最低點(diǎn)時(shí)，繩的拉力大于小球的重力，此二力的合力等于小球在最

6、低點(diǎn)時(shí)所需向心力；(2)繩對(duì)小球的拉力不對(duì)小球做功，運(yùn)動(dòng)中只有重力對(duì)球做功，小球機(jī)械能守恒。解：小球運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢(shì)能的變化量ΔEp＝-mgh＝-mgl(1-cos60°)，在最低點(diǎn)時(shí)繩對(duì)小球的拉力大小為提出問題：通過以上各例題，總結(jié)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題的基本方法。歸納學(xué)生的分析，作課堂小結(jié)。(三)課堂小結(jié)1．在只有重力做功的過程中，物體的機(jī)械能總量不變。通過例題分析要加深對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解。2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題時(shí)，應(yīng)首先分析物體運(yùn)動(dòng)過程中是否滿足機(jī)械能守恒條件，其次要正確選擇所研究的物理過程，正確寫出初、末狀態(tài)物體的機(jī)械能表達(dá)式。3．從功和能的角度分析、解決問題，

7、是物理學(xué)研究的重要方法和途徑。通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，逐步培養(yǎng)用功和能的觀點(diǎn)分析解決物理問題的能力。4．應(yīng)用功和能的觀點(diǎn)分析處理的問題往往具有一定的綜合性，例如與圓周運(yùn)動(dòng)或動(dòng)量知識(shí)相結(jié)合，要注意將所學(xué)知識(shí)融匯貫通，綜合應(yīng)用，提高綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。四、說明：勢(shì)能是相互作用的物體系統(tǒng)所共有的，同樣，機(jī)械能也應(yīng)是物體系統(tǒng)所共有的。在中學(xué)物理教學(xué)中，不必過份強(qiáng)調(diào)這點(diǎn)，平時(shí)我們所說物體的機(jī)械能，可以理解為是對(duì)物體系統(tǒng)所具有的機(jī)械能的一種