高中物理（人教大纲版）第一册 第七章机械能 七、机械能守恒定律的应用(第一课时).docVIP

第七节 机械能守恒定律的应用 ●本节教材分析 本节重点介绍机械能守恒定律的应用，要求学生知道应用机械能守恒定律解题的步骤以及用这个定律处理问题的优缺点，并会用机械能守恒定律解决简单的问题．另外，在本节中要学会根据题设条件提供的具体情况， 选择不同的方法，用机械能守恒定律以及学过的动量定理、动能定理、动量守恒定律等结合解决综合问题． ●教学目标 一、知识目标 1.知道应用机械能守恒定律解题的步骤． 2.明确应用机械能守恒定律分析问题的注意事项． 3.理解用机械能守恒定律和动能定理、动量守恒定律综合解题的方法． 二、能力目标 1.针对具体的物理现象和问题，正确应用机械能守恒定律． 2.掌握解决力学问题的思维程序，学会解决力学综合问题的方法. 三、德育目标 1.通过解决实际问题，培养认真仔细有序的分析习惯. 2.具体问题具体分析，提高思维的客观性和准确性． ●教学重点 机械能守恒定律的应用． ●教学难点 判断被研究对象在经历的研究过程中机械能是否守恒，在应用时要找准始末状态的机械能． ●教学方法 1.自学讨论，总结得到机械能守恒定律的解题方法和步骤. 2.通过分析典型例题，掌握用机械能守恒定律、动能定律、动量守恒定律解决力学问题. ●教学用具 投影仪、自制的投影片、CAI课件. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、导入新课 ［投影复习思考题］ 1.机械能守恒的内容是什么？ 2.机械能守恒定律的数学表达式是什么？ ［学生解答思考题］ 1.在动能和势能的相互转化过程中，如果只有重力或弹力做功，动能和势能的总量保持不变，这个规律叫机械能守恒定律. 2.机械能守恒定律的数学表达式有两种， ①Ek2－Ek1=Ep1－Ep2 即动能的增加量等于重力势能的减小量. ②Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即末状态的机械能等于初状态的机械能. ［导入］ 在有些力学问题的处理中，直接应用牛顿运动定律相当复杂，很难解决，但是用机械能守恒定律解决往往比较简便，本节课我们就来学习机械能守恒定律的应用. ［板书］机械能守恒定律的应用 二、新课教学 （一）关于机械能守恒定律解题的方法和步骤. ［程序一］合上课本，投影例1： ［例1］一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下，斜面高1 m，长2 m，不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？ ［程序二］ 将全体学生分为两组，一组用牛顿运动定律求解，另一组用机械能守恒定律做.（但首先要判定机械能是否守恒） 学生解答后，抽查学生在实物投影仪上展示解题过程. 解法一：用牛顿运动定律求解. 选物体为研究对象，物体受重力mg和斜面对物体的支持力FN，将重力mg沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，得物体所受的合外力. 解法二： 由于斜面是光滑的，不计摩擦，又不计空气阻力，物体所受的力有重力和斜面的支持力，支持力与物体的运动方向垂直，不做功.物体在下滑过程中只有重力做功，所以物体在下滑过程中机械能守恒. 设物体的质量为m，物体开始下滑时，以地面为零势能面，则Ep1=mgh,Ek1=0；初状态的机械能Ek1+Ep1=mgh; 设物体到达斜面底端时的速度为v，则有Ep2=0，Ek2=mv2，末状态的机械能Ek2+Ep2=mv2. 据机械能守恒定律有： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 mv2=mgh 所以v= m/s=4.4 m/s. ［程序三］教师总结 1.两种解法比较，应用机械能守恒定律求解，在思路和步骤上较牛顿第二定律和运动学公式简单. 2.用机械能守恒定律解题的方法和步骤： ①明确研究对象； ②分析研究对象在运动过程中. ［程序四］拓展训练 将例1中光滑的斜面换为光滑的曲面，思考能否用上述两种方法求解. ［总结］如果把斜面换为光滑的曲面，同样可以使用机械能守恒定律求解，而直接用牛顿第二定律求解，由于物体在斜面上所受的力是变力，处理起来比较困难. （二）［投影例题2］ ［例2］把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为θ，求小球运动到最低位置时的速度是多大？ 学生活动一： 分析小球受到哪些力？在摆动过程中，小球的机械能是否守恒？ ［总结］小球受两个力，重力和悬线的拉力.由于悬线的拉力始终垂直于小球的运动方向，不做功，只有重力做功，所以小球在摆动过程中机械能守恒. 学生活动二： 全体学生分为两组，分别以小球在最低位置时所在的水平面为参考平面和选择图中B点所在的水平面作为参考平面，用机械能守恒定律求解本题. 学生活动三：在实物投影仪上展示解题过程. 解法一： 以小球在最低位置时所在的水平面为参考平面，小球在最高点时为初态，在最低点时为末态. 则初状态的动能Ek1=0，重力势能Ep1=mg×(l－lcosθ) 机械能为Ek1+Ep1=mg(l－lcosθ)末状态的动能Ek2=mv2,重力势能Ep2=0.末状态的机械能