高二物理人教版必修27.8機(jī)械能守恒定律教案（精編版）

1、高二物理人教版必修2 7.8 機(jī)械能守恒定律教案第 3 頁(yè)第 4 頁(yè)在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。2對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解：（1）機(jī)械能守恒定律的研究對(duì)象一定是系統(tǒng)，至少包括地球在內(nèi)。通常我們說“小球的機(jī)械能守恒”其實(shí)一定也就包括地球在內(nèi)，因?yàn)橹亓?shì)能就是小球和地球所共有的。另外小球的動(dòng)能中所用的v，也是相對(duì)于地面的速度。（2）當(dāng)研究對(duì)象（除地球以外）只有一個(gè)物體時(shí)，往往根據(jù)是否“只有重力做功” 來判定機(jī)械能是否守恒；當(dāng)研究對(duì)象 （除地球以外） 由多個(gè)物體組成時(shí)，往往根據(jù)是否“沒有摩擦和介質(zhì)阻力”來判定機(jī)械能是否守恒。（3） “只有重力做功

2、”不等于“只受重力作用”。在該過程中，物體可以受其它力的作用，只要這些力不做功，或所做功的代數(shù)和為零，就可以認(rèn)為是“只有重力做功”。3對(duì)機(jī)械能守恒條件的認(rèn)識(shí)如果沒有摩擦和介質(zhì)阻力，物體只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，機(jī)械能的總量保持不變，這就是機(jī)械能守恒定律。沒有摩擦和介質(zhì)阻力，這是守恒條件。具體的講，如果一個(gè)物理過程只有重力做功，是重力勢(shì)能和動(dòng)能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，沒有與其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能總和保持不變。如果只有彈簧的彈力做功，彈簧與物體這一系統(tǒng)，彈性勢(shì)能與動(dòng)能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，不與其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，所以彈性勢(shì)能和動(dòng)能總和保持不變。分析一第 5 頁(yè)個(gè)物理過程是不是滿足機(jī)

3、械能守恒，關(guān)鍵是分析這一過程中有哪些力參與了做功，這一力做功是什么形式的能轉(zhuǎn)化成什么形式的能。如果只是動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化， 而沒有與其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能總和不變。 如果沒有力做功，不發(fā)生能的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能當(dāng)然也不發(fā)生變化。例 1 如圖物塊和斜面都是光滑的，物塊從靜止沿斜面下滑過程中，物塊機(jī)械能是否守恒？系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？解析：以物塊和斜面系統(tǒng)為研究對(duì)象，很明顯物塊下滑過程中系統(tǒng)不受摩擦和介質(zhì)阻力，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒。又由水平方向系統(tǒng)動(dòng)量守恒可以得知：斜面將向左運(yùn)動(dòng)，即斜面的機(jī)械能將增大，故物塊的機(jī)械能一定將減少。點(diǎn)評(píng)：有些同學(xué)一看本題說的是光滑斜面，容易錯(cuò)認(rèn)為物塊本身機(jī)械能就守恒。這

4、里要提醒兩條：由于斜面本身要向左滑動(dòng)，所以斜面對(duì)物塊的彈力n 和物塊的實(shí)際位移s 的方向已經(jīng)不再垂直，彈力要對(duì)物塊做負(fù)功，對(duì)物塊來說已經(jīng)不再滿足“只有重力做功”的條件。斜面一定會(huì)向右運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能也只能是由物塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)移而來，所以物塊的機(jī)械能必然減少。4機(jī)械能守恒定律的各種表達(dá)形式（1）221122mghmvmghmv，即pkpkeeee；（2）0pkee；120ee；pkee。點(diǎn)評(píng)：用（ 1）時(shí)，需要規(guī)定重力勢(shì)能的參考平面。用（2）時(shí)則不必規(guī)定重力勢(shì)能的參考平面，因?yàn)橹亓?shì)能的改變量與參考平面的選取沒有關(guān)系。尤其是第 6 頁(yè)用pkee，只要把增加的機(jī)械能和減少的機(jī)械能都寫出來，方程自然就列出

5、來了。5解題步驟確定研究對(duì)象和研究過程。判斷機(jī)械能是否守恒。選定一種表達(dá)式，列式求解。4應(yīng)用舉例【例 2】如圖所示，質(zhì)量分別為2m 和 3m 的兩個(gè)小球固定在一根直角尺的兩端a、b，直角尺的頂點(diǎn)o 處有光滑的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸。 ao、bo 的長(zhǎng)分別為 2l 和 l。開始時(shí)直角尺的ao部分處于水平位置而b 在 o 的正下方。讓該系統(tǒng)由靜止開始自由轉(zhuǎn)動(dòng)，求：當(dāng)a 到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)， a 小球的速度大小v； b 球能上升的最大高度 h；開始轉(zhuǎn)動(dòng)后b 球可能達(dá)到的最大速度mv。解析：以直角尺和兩小球組成的系統(tǒng)為對(duì)象，由于轉(zhuǎn)動(dòng)過程不受摩擦和介質(zhì)阻力，所以該系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。 程中 a 的重力勢(shì)能減少，a、b 的動(dòng)

6、能和 b 的重力勢(shì)能增加，a 的即時(shí)速度總是 b 的 2 倍。221122323222vmglmg lm vm， 解得811glv。a 第 7 頁(yè) b球不可能到達(dá) o 的正上方， 它到達(dá)最大高度時(shí)速度一定為零，設(shè)該位置比 oa豎直位置向左偏了角。22 cos31 sinmglmg l （），此式可化簡(jiǎn)為4cos3sin3，利用三角公式可解得sin53sin37（），16。b 球速度最大時(shí)就是系統(tǒng)動(dòng)能最大時(shí)，而系統(tǒng)動(dòng)能增大等于系統(tǒng)重力做的功gw。設(shè) oa 從開始轉(zhuǎn)過角時(shí) b 球速度最大，4sin3cos32mglmgl（），解得411mglv。例 3 如圖所示，半徑為r的光滑半圓上有兩個(gè)小球ab、，質(zhì)量分別為mm和，由細(xì)線掛著，今由靜止開始無初速度自由釋放，求小球a升至最高點(diǎn) c時(shí)ab、兩球的速度？解析： a 球沿半圓弧運(yùn)動(dòng)，繩長(zhǎng)不變，ab、兩球通過的路程相等，a 上升的高度為hr； b 球下降的高度為242rrh； 對(duì)于系統(tǒng)，由機(jī)械能守恒定律得：突破反思本節(jié)課的教學(xué)中，以生活中常見情境為例，讓學(xué)生分析動(dòng)能、勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，提出機(jī)械能如何變化的問題，順勢(shì)引入新課；創(chuàng)設(shè)不同情境，讓學(xué)生用所學(xué)v1a v1 a 第