20xx-20xx學(xué)年人教版必修2教案：第七章機(jī)械能守恒定律第8節(jié)機(jī)械能守恒定律1-資料下載頁
2024-12-09 15:44本頁面
【導(dǎo)讀】1．知道什么是機(jī)械能，知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化；知道它的含義和適用條件；1．學(xué)會(huì)在具體的問題中判定物體的機(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。1．掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能。演繹推導(dǎo)法、分析歸納法、交流討論法。投影儀、細(xì)線、小球、帶標(biāo)尺的鐵架臺(tái)、彈簧振子。我們已學(xué)習(xí)了動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能。記住它向右能夠達(dá)到的最大高度。可見，重力勢(shì)能和動(dòng)能的總和保持不變。物體自由下落或沿光滑斜面滑下時(shí)，重力對(duì)物體做正功，物體的重力勢(shì)能減少。功，物體的速度減小，表示物體的動(dòng)能減少了。但這時(shí)物體的高度增加，表示它的重力勢(shì)能。被壓縮的彈簧具有彈性勢(shì)能，當(dāng)彈簧恢復(fù)原來形狀時(shí)，就把跟。經(jīng)過一段時(shí)間后，物體運(yùn)動(dòng)到另一位置B，這時(shí)它的動(dòng)能是Ek2，重力勢(shì)能。只有重力做功與物體只受重力不同。
【正文】 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 0＝ 212mv － mgl(1－ cosθ ) 所以 2 (1 cos )v gl??? 【例題 2】一個(gè)物體從光滑斜面項(xiàng)端由靜止開始滑下，如圖。斜面高 1m，長(zhǎng) 2m。不計(jì)空氣阻力，物體滑到斜面底端的速度是多大？ 解法一：用動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)方法求解。 物體受重力 mg 和斜面對(duì)物體的支持力 FN，將重力 mg 沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，沿斜面方向根據(jù)牛頓第二定律有 mgsinθ ＝ ma 得 a＝ gsinθ 又 sinθ ＝ 12hL? 故 a＝ m/s2 又 220 2tv v aL?? 所以 vt＝ 2aL ＝ m/s。 解法二：用機(jī)械能守恒定律求解。 物體沿光滑斜面下滑，只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒。以斜面底端所在平面為零勢(shì)能參考平面。物體在初狀態(tài)的機(jī)械能 E1＝ Ep1＋ Ek1＝ mgh，末狀態(tài)的機(jī)械能 E2＝ Ep2＋ Ek2＝212mv 。 A B h mg FN θ l C A O 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 mgh＝ 212mv 所以 2v gh? ＝ 。 把兩種解法相比較，可以看出，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題，可以只考慮運(yùn)動(dòng)的初狀態(tài)和末狀態(tài)，不必考慮兩個(gè)狀態(tài)之間的過程的細(xì)節(jié)，不涉及加速度的求解。所以用機(jī)械能守恒定律解題，在思路和步驟上比較簡(jiǎn)單。如果把斜面換成光滑的曲面（如右圖），同樣可以應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解，而中學(xué)階段則無法直接用牛頓第二定律求解。 5．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟 ①確定研究對(duì)象 ② 對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析 ③ 判定各個(gè)力是否做功，并分析是否符合機(jī)械能守恒的條件 ④視解題方便 選取零勢(shì)能參考平面，并確定研究對(duì)象在始、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能。 ⑤ 根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程，或再輔之以其他方程，進(jìn)行求解。 ［小結(jié)］ 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律，機(jī)械能守恒的條件是：只有重力或彈簧彈力做功； 在具體判斷機(jī)械能是否守恒時(shí)，一般從以下兩方面考慮：①對(duì)于某個(gè)物體，若只有重力做功，而其他力不做功，則該物體的機(jī)械能守恒；②對(duì)于由兩個(gè)或兩個(gè)以上物體 (包括彈簧在內(nèi)組成的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)只有重力做功或彈簧彈力做功，物體間只有動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)與外界沒有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)內(nèi)部沒有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的機(jī)械能就守恒。這種從能量的角度判斷的方法對(duì)復(fù)雜問題更適用，也便于說明。 如果除重力或彈簧彈力之外的其他力做了功，物體系統(tǒng)的機(jī)械能將不守恒。其他力做了的功與機(jī)械能變化之間存在怎樣的關(guān)系呢，請(qǐng)同學(xué)們自己去推證。 ［布置作業(yè)］ 教材第 72頁“問題與練習(xí)”。 A B
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