练习册

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    探究规律.并找出机械能不变的条件. 提出研究方法:在探究物理规律时.应该是由简单到复杂.逐步深入.先对简单的物理现象进行探究.然后加以推广深化.在动能与势能转化的情景中.自由落体应该是比较简单的. ⑴只受重力作用分析 引导学生自主探究.不失一般性.设下落过程中 经过高度h1的A点速度v1.高度h2的B点时速度为v2. 由同学用学习过的知识.分析下 落过程中A.B两位置的机械能之间的数量关系. A点到B点.WG=mv22-mv12= EK2-EK1 由重力做功和重力势能变化的关系有 WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2 得到 EK2-EK1=EP1-EP2 ① 移项后.得EP1+EK1=EP2+EK2 ② 即 E1=E2 引导学生讨论式①的含义是什么?式②的含义又是什么? 在表达式①中左边是物体动能的增加量.右边是物体重力势能减少量.该表达式说明:物体在下落过程中.重力做了多少正功.物体的重力势能就减小多少.同时物体的动能就增加多少.在表达式②中.左边是物体在末位置时的机械能.右边是物体在初位置时的机械能.该式表示:动能和势能之和即总的机械能保持不变. ⑵只有重力做功分析 上述结论是在运动过程只受重力作用的时候得到的.如果物体是沿光滑斜面下滑.上述 结论成立吗? 沿光滑斜面下滑过程中.斜面的弹力不做功.由动能定理分析.通过重力做功.使重力 势能转化为动能.总的机械能保持不变. 如果物体沿光滑曲面滑下.怎么分析? 由学生通过重力势能的分析中将曲面看成无数个小斜面的处理方法.得出结论. 小结:在只有重力做功的情形下.不论物体做直线运动还是曲线运动.总的机械能保持 不变. 进一步分析实验2.摆球摆动过程受重力与细线拉力.两拉力方向始终与运动方向垂直.不 做功.则上式推导过程及结论都相同. ⑶分析守恒条件 分析讨论:泡沫球实验和黑板倾斜后球不能摆到等高处的原因. 泡沫球受到的阻力不能忽略.前面的推导过程中W=WG+Wf.EP1+EK1≠EP2+EK2. 从能量转化角度看.有机械能转化为热能.所以机械能将不断减少. 通过实验和理论推导的证明:只有重力做功时.物体系统内的机械能守恒. (此处应说明:重力势能是物体和地球组成的系统具有的) ⑷只有弹力做功分析 提出问题:势能包括重力势能和弹性势能.只有弹力做功时.机械能与守恒吗? 实验4:气垫导轨上的水平弹簧振子.观察振动过程. 由同学讨论振动过程的能量转化和实验结论.结合前 面已经探究过的弹力做功与弹性势能的关系.类比重力做 功.进行分析. WF= EK2-EK1 又 WF= EP1-EP2=EK2-EK1 则EP1+EK1=EP2+EK2 结论: ⑸系统内只有重力和弹力做功分析 实验5:竖直弹簧振子的振动.观察现象.作出分析. 共同分析.得出结论: ⑹分析守恒条件.归纳结论 ⑺引导学生分析结论.加深理解: “在只有重力和弹力做功的物体系统内 是机械能守恒的条件 “而总的机械能保持不变 是结论 “动能和势能可以互相转化 是系统内重力或弹力做功的结果.从能量转化角度看.机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况. 条件: 公式: ⑻共同分析书本中的思考与讨论: 一小球在真空中下落.有一质量相同的小球在粘滞性较大的液体中匀速下落.它们都 因高度为h­­1的地方下落到h2的地方.在两种情况下.重力所做的功相等吗?重力势能各转化为什么形式的能?机械能守恒吗? [课堂训练] 指导学生对规律探究过程进行归纳小结.然后针对性地加以巩固应用. 例1:分析下列情况下机械能是否守恒? A．跳伞运动员从空中匀速下落过程 B．物体以8m/s2在空中下落过程 C．物体作平抛运动过程 D．物体在细线拉力作用下沿光滑斜面上滑过程 例2:下列情况中.物体的机械能有可能不变的是 A．物体所受合外力为零.重力对物体做正功 B．物体所受合外力为零.重力对物体做负功 C．物体以5m/s2的加速度做直线运动 D．物体以不变的速率在竖直平面内做曲线运动 通过以上两例具体问题.巩固对机械能守恒条件的理解和掌握.例1中D选项用意是让 学生清楚应该是系统内弹力做功机械能才守恒.例2各选项的目的是让学生能联系各种实际的运动情景进行分析. 例3: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.小球运动到最低位置时的速度是多大? 分析:这个问题直接用牛顿第二定律和运动学的公式来处理.需要用高等数学.通过前面的分析.我们知道小球在摆动过程中机械能守恒.可以用机械能守恒定律求解. 解: (对学生的回答进行评价.修正.让学生认识到.物体重力势能 大小与所选取的参考平面有关,而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关 的.在讨论物体系统的机械能时.应先确定参考平面.) 设问: 你能不能直接用牛顿第二定律和运动学的公式来处理这个问题 ? 通过设问让学生了解机械能守恒定律解决问题时的优越性.高中阶段无法用牛顿第二定律和运动学的公式解决机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间.用它来处理问题要比牛顿定律方便,应用机械能守恒定律解决问题.只需考虑运动的始末状态.不必考虑两个状态之间过程的细节.如果直接用牛顿运动定律解决问题.往往要分析过程中各个力的作用.而这些力往往又是变化的.因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题.应用机械能守恒定律则易于解决. [课堂小结] 在应用的基础上.归纳使用机械能守恒定律解题的一般步骤: 【查看更多】

     

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