则A点的机械能和O点的机械能如何表示?由机械能守恒定律如何列方程求解? 【学生活动】 学生先独立思考,然后在练习本上做题。 教师巡视指导,及时解决学生可能遇到的困难和问题。
(学生做完后,教师用多媒体投影正确的解题过程,并讲解做题的技巧和注意事项) 解题过程:
解:选择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状态
初状态的动能: EK1?0 初状态的重力势能: EP1?mg?l?lcos??
?mg?l?lcos??
初状态的机械能: EK1?EP1小球在最低点时为末状态
末状态的动能: EK2?末状态的重力势能:
1mv2 2EP2?0
12mv 2末状态的机械能: EK2?EP2?根据机械能守恒定律得: ?k1??p1??k2??p2
(1?cos?) 所以 v?即 12mv?mgl22gl?1?cos??
【教师点评】 用机械能守恒定律解题时,先选取研究对象,再根据机械能守恒的条件判断运动过程中机械能是否守恒,若守恒,最后由机械能守恒定律列方程求解。
【思考与讨论】 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?(学生分组讨论后,由学生代表发言) 【教师点评】
应用机械能守恒定律解题的优点: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运动定律方便;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。
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4、机械能守恒定律解题的一般步骤:(师生共同总结) (1)、根据题意选取研究对象
(2)、明确研究对象的运动过程,分析对象在过程中的受力情况,弄清各力做功的情况,判断机械能是否守恒。
(3)、恰当地选取零势能面,确定研究对象在过程中的始态或末态的机械能。 (4)、根据机械能守恒定律的不同表达式列方程求解。
说一说:
(放多媒体课件)下列实例中哪些情况机械能是守恒的
v
(1)跳伞员用降落伞在空中匀速下落 (答案:不守恒) (2)抛出的篮球在空中运动(不计阻力) (答案:守恒)
(3)光滑水平面上运动的小球,把弹簧压缩后又被弹回来。 (答案:守恒) (4)用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升。 (答案:不守恒)
【学生活动】 选几个学生起来回答上面的问题,并说明为什么?
【教师点评】 判断机械能是否守恒,关键看系统是否只有重力(或弹力)做功。 5、课堂练习:
(1)、下列几种情况中,机械能一定守恒的是: (答案:BC)
A.做匀速直线(F合=0)运动的物体 B.水平抛出的物体(不计空气阻力) C.固定光滑曲面上运动的物体。
D.物体以0.8g的加速度竖直向上做匀减速运动
(2)、 下列关于物体机械能守恒的说法中,正确的是: (答案:C)
A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B.合外力对物体不做功,物体的机械能一定守恒
C.物体只发生动能与势能的相互转化时,物体的机械能守恒 D.运动的物体,若受合外力为零,则其机械能一定守恒 E.做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒
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(3)、一小球从高1m,长2m光滑斜面顶端滑下。不计空气阻力, 求物体滑到斜面底端速度的大小?g?10ms2 (答案:25ms) 6、知识小结: 机械能守恒定律:
(1)内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
(2) 对象:相互作用的物体系统内 (3)表达式: ①
EK2?EP2?EK1?EP 1 即 E2?E1
1122mv?mgh?mv② 221?mgh1 22 ③
?EP减??EK增
(4)条件:只有重力(或弹力)做功 机械能守恒定律解题的一般步骤: (1)、根据题意选取研究对象
(2)、明确研究对象的运动过程,分析对象在过程中的受力情况,弄清各力做功的情况,判断机械能是否守恒。
(3)、恰当地选取零势能面,确定研究对象在过程中的始态或末态的机械能。 (4)、根据机械能守恒定律的不同表达式列方程求解。
七、板书设计:
机械能守恒定律:
(1)内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转化,而
总的机械能保持不变。 (2) 对象:相互作用的物体系统内 (3)表达式:
①
EK2?EP2?EK1?EP 1 即 E2?E1
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112mv?mgh?mv12?mgh1 ② 2222 ③
?EP减??EK增
(4)条件:只有重力(或弹力)做功 机械能守恒定律解题的一般步骤: (1)、根据题意选取研究对象
(2)、明确研究对象的运动过程,分析对象在过程中的受力情况,弄清各力做功的情况,判断机械能是否守恒。
(3)、恰当地选取零势能面,确定研究对象在过程中的始态或末态的机械能。 (4)、根据机械能守恒定律的不同表达式列方程求解。
八、作业布置:
课本72页第2、3、4题
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