2.3能量守恒定律

第三节 能量守恒定律

教学目标

知识与技能

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点；

3、理解用机械能守恒定律和动能定理、动量恒定律综合解题的方法。

过程与方法

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。

情感态度与价值观

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。

教学重难点

重点：机械能守恒定律的应用。

难点：1、判断被研究对象在经历的研究过程中机械能是否守恒；2、在应用时要找准始末状态的机械能。

教学方法

自学讨论法、实验法、举例法、总结法。

教学准备

多媒体课件、投影片

教学过程

一、导入新课

1、用投影片出示复习思考题：

①机械能守恒定律的内容是什么？

②机械能守恒定律的数学表达式是什么？

2、学生答：

①在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能相互转化，但机械能的总量保持不变。 在只有弹力做功的条件下，物体的动能和弹性势能相互转化，但机械能的总量保持不变。 ②机械能守恒定律的表达式为：

1212222

121mgh mv mgh mv +=+ 2222P K P K E E E E +=+

3、引入：本节课我们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

1、关于机械能守恒定律的解题的方法和步骤：

（1）学生阅读本节课文的例1和例2。

（2）用多媒体出示思考题：

①两道例题中在解题方法上有哪些相同之处？

②例1中如果要用牛顿第二定律和运动学公式求解，该如何求解？

③你认为两种解法解例1，哪种方法简单？为什么？

（3）学生阅读结束后，解答上述思考题：

学生答：课文上的两道例题的解题方法上的相同之处有：

a 、首先确定研究对象：例1中以下滑的物体作为研究对象；例2中以小球作为研究对象。

b 、对研究对象进行受力分析：

例1中的物体所受的重力和斜面的支持力，例2中的小球受到重力和悬线的拉力。

c 、判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒定律的条件：

例1中的物体所受的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，所以机械能守恒。

例2中的小球所受的悬线的拉力始终垂直于小球的运动方向，不做功，小球在摆动过程中，只有重力做功，所以小球的机械能守恒。

d 、选取零势能面，写出初态和末态的机械能，列方程解答有关物理量。 （4）在实物投影仪上展示学生所做的用牛顿运动定律和运动学公式解答例1的过程：

解：物体受重力mg 和斜面对物体的

支持力F 支，将重力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。

s

m s m al v s m a l n g a ma F mg F t /4.4/29.422/9.421sin sin sin 2=??==∴=??????===????==θθθ合合 (5) 把上述解题过程与课本上的解题过程类比，得到应用机械能守恒定律解题，可以只考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态之间的过程的细节，所以用机械能守恒定律解题，在思路和步骤上比较简单。

（6）总结并板书运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的受力情况以及各力做功的情况，判断机械能是否守恒； ③确定运动的始末状态，选取零势能面，并确定研究对象在始末状态时的机械能；

④根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。

2、用机械能守恒定律求解实际问题

（1）用投影片出示问题（一）：

在课本例2中选择B 点所在的水平面作为参考平面，则小球运动到最低点时的速度是多大？

（2）学生解答：

（3）在实物投影仪上展示学生的解答过程：

解：选择B 点所在的水平面作为参考平面时：小球在B 点具体的重力势能E P1=0，动能E K1=0，机械能E P1+E K1=0； F 支 mg

摆球到达最低点时，重力势能E P2=-mgh =-mgl (1-cos θ),动能E K2=22

1mv ，机械能E 2= E P2+E K2=22

1mv - mgl (1-cos θ) 由E 2=E 1=0，可得

22

1mv = mgl (1-cos θ) )cos 1(2θ-=∴gl v

3、得到的结果与例2结果相同，说明了什么？

学生答：说明了用机械能守恒定律解题时，计算结果与参考平面的选择无关。

4、用投影片出示问题（二）

①物体的质量m ，沿着光滑的轨道滑下，轨道形状如图所示，与斜轨道相接的圆轨道半径为R ，要使物体沿光滑的圆轨道恰能通过最高点，物体应从离轨道最低处多高的地方由静止开始滑下？

②出示分析思考题：

a 、你选什么做为研究对象？

b 、对选定的研究对象而言，对它做功的力有哪几个？符合物体机械能守恒的条件吗？

c 、物体恰能通过圆轨道最高点的条件是什么？

③师生讨论后分组得到：

a 、选物体作为研究对象。

b 、物体在沿光滑的轨道滑动的整个过程中只有重力做功，故机械能守恒。

c 、物体恰好能通过最高点的条件是R

v m m g 2

= ④学生书写解题过程，并在多媒体投影仪上展示解题过程：

解：物体在沿光滑的轨道滑动的整个过程中，只有重力做功，故机械能守恒，设物体应从离轨道最低点h 高的地方开始由静止滑下，轨道的最低点处水平面为零势能面，物体在运动到圆周轨道的最高点时的速度为v ，则开始时物体的机械能为mgh ，运动到圆轨道最高点时机械能为22

12mv mgR +，据机械能守恒条件有： 22

12mv mgR mgh += 要使物体恰好通过圆轨道的最高点，条件是：R

v m m g 2

= 联立上面两式可求出：

2

522222R R R g v R h =+=+= 5、用投影片出示问题（三）

问题：如图所示，带有光滑的半径为R 的1/4圆弧轨道的滑块静止在光滑的水平面上，些滑块的质量为M ，一只质量为m 的小球由静止从A 放开沿轨道下嫠，当小球从滑块B 外水平飞出时，下

列两种情况下小球飞出的速度

A 、滑块固定不动；

B 、滑块可以在光滑的水平面上自由滑动。

①提出问题：

a 、在本题的两问中物体和滑块运动时是否受到摩擦力的作用？

b 、两问中，小球的机械能是否守恒？为什么？

c 、如果不守恒，那么又该如何求解？

②学生分组讨论。

③抽查讨论结果：

学生甲：由于轨道和水平地面均光滑，所以小球和滑块在运动过程中均不受摩擦力的作用； 学生乙：在第一种情况下，小球要受到重力mg 和滑块对小球的弹力作用，且只有小球的重力做功，故小球的机械能守恒。

第二种情况下，小球下滑时，重力势能减少，同时小球和滑块的动能都增加，所以小球的机械能不守恒。

对于第三个问题，学生得不到正确的结果，教师可以进行讲解点拨：

在第二种情况下，小球的重力势能减小，同时小球和滑块的动能都增加，据能的转化和守恒得到：小球重力势能的减小等于小球和滑块动能的增加，得到上述关系后，即可求解。

④用多媒体逐步展示解题过程：

解：a 、当滑块固定不动时，小球自滑块上的A 点开始下滑的过程中，小球要 …… 此处隐藏：3526字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……