机械能守恒定律的应用

机械能守恒定律的应用 授课人:刘小庆 教学目的:1、判断物体的机械能是否守恒 2、会用机械能守恒定律解决力学问题 3、知道应用机械能守恒定律解决问题的一般步骤 4、知道应用这个定律处理问题的优点 教学重点:会用机械能守恒定律解决力学问题 教学难点:应用中守恒条件的掌握和初末位置的机械能的确定 教学手段:电脑模拟物理过程，演示实验 教学过程 一、复习引入:提问:(1)机械能守恒定律适用的条件是什么, 只有重力(弹力)做功 2)机械能守恒的数学达式是什么, ( E=E (前后状态系统总的机械能守恒). 12 ΔE=ΔE(系统减少的势能等于系统增加的动能，好处p减k增 是无需选择零势面). 二、讲授新课 演示:物体沿粗糙斜面上下滑 提问:物体在运动过程中机械能是否守恒, 答:不守恒，由于摩擦力做功 又问:如果要遵守机械能守恒怎么办, 答:斜面光滑和施加一个与摩擦力大小相等方向相反的外力。 例题1、一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下，斜面高1米，长2米。不计空气 阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大, 教师分析(在任何时候机械能都守恒，根据条件找准始末机械能) 解法一:(见课本)教师讲解 解法二:应用牛顿运动定律解题;(学生做) 让学生比较二种解法后得结论 如果时间够老师讲解以下两种解法 解法三:利用ΔE=ΔE来求解 p减k增 解法四:利用动能定理求解(适用范围更广) 小结:解题过程需注意 1、选择研究对象，进行受力分析，画受力图; 2、理解题意，根据题意选择解题;应用机械能守恒定律解题，只考虑初末状态 的机械能，不必考虑两个状态之间的过程细节，可简化解题步骤; 使用机械能守恒定律解题的一般步骤: (1)选取研究对象,确定研究对象的运动过程; (2)分析研究对象在运动过程中的受力情况，弄清是否只有重力做功，判定机械能是否守恒; (3)选取并确定物体的始末状态的机械能，包括确定零势面; )根据机械能守恒列守恒方程，统一单位后代入数据进行计算，并对运算结果讨(4 论; 提问:如果使物体沿光滑斜面下滑机械能是否守恒,(分析变力做功) 这个问题用牛顿第二定律和运动学来做，需要用高等数学; 例题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。小球 运动到最底位置时的速度是多大, 解题方法一:见课本(重点:守恒条件和找准初末位置的机械能) 解题方法二:取最高点的水平面为零势能面 教师小结:1、注意挖掘隐含条件，本题中摆达到最大偏角时速度为0; 2、确定变力做功时，可看力和运动的方向; 3、当物体运动中受到变力作用时，如果只有重力做功，可利用机械能守 恒定律来求解; 4使用机械能守恒解题时，解题结果与零势能位置的选择无关(一般取地 面或物体系的最底点); 5根据题意找准初末位置，并确定它们的机械能; 6、机械能守恒定律只涉及初始状态的机械能而不涉及中间运动是否是直 线，曲线，变力，恒力，是加速、减速等细节，因此用它来解决问题较 简便;但不能求出物理量的方向 小结:如何利用机械能守恒定律来解题: 1、遵循正确的解题步骤; 2、一定要作受力分析图，弄清楚物体运动的位移，确定是否只有重力做功; 3、一定要找准初末位置的动能和势能; 4、课本P151框中的文字 巩固练习:播放过山车的影片，分析运动过程提出下列习题 如图，一质量为m的小球从光滑斜面上高为h=4R处由静止滑下，斜面 底端紧接着一个半径为R的光滑圆环，求:小球滑至圆环顶点时的速度; 如有时间，先让学生做然后讨论再 扩展h变小会出现什么情况, R 作业布置:课本p151练习(3)(4)(5) h