高中物理 机械能守恒定律的应用教案2 新人教版必修.doc

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1、机械能守恒定律的应用二、重点、难点分析1.重点是使学生认识和理解物体机械能变化的规律,掌握应用这一规律解决问题的方法。在此基础上,深入理解和认识功和能的关系。2.本节教学实质是渗透功能原理的观点,在教学中不必出现功能原理的名称。3.对功、能概念及其关系的认识和理解,不仅是本节、本章教学的重点和难点,也是中学物理教学的重点和难点之一。三、教具投影仪、投影片等。四、主要教学过程(一)引入新课结合复习机械能守恒定律以及应用引入新课。提出问题:1.机械能守恒定律的内容及物体机械能守恒的条件各是什么?在学生正确回答后,教师进一步利用题目练习提问并引导学生思考。2.如果有

2、重力、弹簧弹力以外其它力对物体做功,物体的机械能如何变化?物体机械能的变化和哪些力做功有关呢?物体机械能变化的规律是什么呢?教师提出问题之后引起学生的注意,并不要求学生回答。在此基础上教师明确指出:机械能守恒是有条件的。大量现象表明,许多物体的机械能是不守恒的。例如由静止启动的车辆、起飞或降落的飞机、打入木块的子弹等等。分析上述物体机械能不守恒的原因;由静止启动的车辆机械能增加,这是由于牵引力(重力、弹力以外的力)对车辆做正功;射入木块后子弹的机械能减少,是由于阻力对子弹做负功。重力和弹力以外的其它力对物体做功和物体机械能变化有什么关系,是本节要研究的中心问题

3、。(二)教学过程设计提出问题:下面我们根据已掌握的动能定理和有关机械能的知识,分析物体机械能变化的规律。1.物体机械能的变化问题:质量m的小滑块受平行斜面向上拉力F作用,沿斜面从高度上升到高度处,其速度由增大到,如图所示,分析此过程中滑块机械能的变化与各力做功的关系。引导学生根据动能定理进一步分析、探讨小滑块机械能变化与做功的关系。归纳学生分析,明确:选取斜面底端所在平面为参考平面。根据动能定理,有由几何关系,有故即引导学生理解上式的物理意义。在学生回答的基础上教师明确指出:(1)有重力、弹簧弹力以外的其它力对物体做功,是使物体机械能发生变化的原因;(2)重力

4、和弹簧弹力以外其它力对物体所做功的代数和,等于物体机械能的变化量。这是物体机械能变化所遵循的基本规律。2.对物体机械能变化规律的进一步认识(1)物体机械能变化规律可以用公式表示为或其中表示除重力、弹簧弹力以外其它力做功的代数和,分别表示物体初、末状态的机械能,表示物体机械能变化量。(2)对进一步分析可知:(ⅰ)当时,,物体机械能增加;当时,,物体机械能减少。(ⅱ)若,则,即物体机械能守恒。由此可以看出,是包含了机械能守恒定律在内的、更加普遍的功和能关系的表达式。(3)重力、弹簧弹力以外其它力做功的过程,其实质是其它形式的能与机械能相互转化的过程。例1.质量kg

5、的汽车开上一山坡。汽车沿山坡每前进100m,其高度升高2m。上坡时汽车速度为5m/s,沿山坡行驶500m后速度变为10m/s。已知车行驶中所受阻力大小是车重的0.01倍,试求:(1)此过程中汽车所受牵引力做功多少?(2)汽车所受平均牵引力多大?取。本题要求用物体机械能变化规律求解。引导学生思考与分析:(1)如何依据求解本题?应用该规律求解问题时应注意哪些问题?(2)用求解本题,与应用动能定理有什么区别?归纳学生分析的结果,教师明确给出例题求解的主要过程:取汽车开始时所在位置为参考平面,应用物体机械能变化规律解题时,要着重分析清楚重力、弹力以外其它力对物体所做的

6、功,以及此过程中物体机械能的变化。这既是应用此规律解题的基本要求,也是与应用功能定理解题的重要区别。例2.将一个物体以100J的初动能从地面竖直向上抛出。物体向上运动经过某一位P时,它的动能减少了80J,此时其重力势能增加了60J。已知物体在运动中所受空气阻力大小不变,求小物体返回地面时动能多大?引导学生分析思考;(1)运动过程中(包括上升和下落),什么力对小物体做功?做正功还是做负功?能否知道这些力对物体所做功的比例关系?(2)小物体功能、重力势能以及机械能变化的关系如何?每一种形式能量的变化,应该用什么力所做的功量度?归纳学生分析的结果,教师明确指出:(1

7、)运动过程中重力和阻力对小物体做功。(2)小物体动能变化用重力、阻力做功的代数和量度;重力势能的变化用重力做功量度;机械能的变化用阻力做功量度。(3)由于重力和阻力大小不变,在某一过程中各力做功的比例关系可以通过相应能量的变化求出。(4)根据物体的机械能,可以知道经过P点时,物体动能变化量大小J,机械能变化量大小J。例题求解主要过程:上升经过P点时,上升到达最高点时,J,在同一运动过程中,相应能量变化的比例相同,即上升到最高点时,物体机械能损失量为J由于物体所受阻力大小不变,下落过程中物体损失的机械能与上升过程相同,因此下落返回地面时,物体的动能大小为J本例题

8、小结:通过本例题分析,应该对功和能量变

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