《机械能守恒定律》设计省赛获奖

《机械能守恒定律》(2)教学目标知识与技能掌握功和功率的基本概念过程与方法通过生活中的实例分析，学会基本的解题方法和思路情感、态度与价值观培养学生独立思考的能力，养成正确的解题思路。教学重难点1.功和功率内涵和外延的把握2.有关功和功率等问题的释疑3.功和功率知识的灵活运用教学课时数1课时教学过程【预习内容】1.重力势能：物体由于受到重力而具有的跟物体和地球的有关的能量，叫做重力势能。表达式：EP=单位：符号：重力势能是(标、矢)量。选不同的，物体的重力势能的数值是不同的。2.重力做正功时，重力势能，的重力势能等于，克服重力做功（重力做负功）时，重力势能，的重力势能等于。重力所做的功只跟初位置的和末位置的有关，跟物体运动的路径。3.弹性势能：物体由于弹性形变而具有的与它的有关的势能，叫弹性势能。物体的弹性形变量越大，弹性势能越。4.机械能：和统称机械能，即E=。5.机械能守恒定律在只有做功的情形下，物体的和发生相互转化，机械能的总量，这就是机械能守恒定律。机械能守恒定律的表达式为：。在只有弹力做功情形下，物体的和相互转化，机械能的总量，即机械能守恒。6.应用机械能守恒定律的解题思路（1）确定研究系统（通常是物体和地球、弹簧等）和所研究的过程。（2）进行受力分析，确认是否满足守恒的条件。（3）选择零势能参考面（点）。（4）确定初、末状态的动能和势能。（5）根据机械能守恒定律列方程求解。7、应用机械能守恒定律应该注意（1）必须准确地选择系统，在此基础上分析内力和外力的做功情况；（2）必须由守恒条件判断系统机械能是否守恒；（3）必须准确地选择过程，确定初、末状态；（4）写守恒等式时应注意状态的同一性。【典型例题】题型1单个物体的机械能守恒问题HvHv0hB(尝试分别用动能定理和机械能守恒定律列式求解)【例2】长为L的轻绳一端固定在O点,另一端拴一个小球,把绳拉成水平伸直,由静止释放小球,绳转过角时,碰到A点的固定长钉,小球将以A为圆心继续在竖直平面内做圆周运动,如图所示,求若要使小球能经过最高点B,OA之间的距离d应满足的条件.题型2系统的机械能守恒问题【例3】如图所示，轻质弹簧竖直放置在水平地面上，它的正上方有一金属块从高处自由下落，从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中（）A.重力先做正功，后做负功B.弹力没有做正功C.金属块的动能最大时，弹力与重力相平衡D.金属块的动能为零时，弹簧的弹性势能最大【例4】一个质量m=kg的小球系于轻质弹簧的一端,且套在光滑竖立的圆环上,弹簧的另一端固定于环的最高点A,环的半径R=m,弹簧的原长L0=m,如图所示.若小球从图中所示位置B点由静止开始滑动到最低点C时,弹簧的弹性势能Ep=J.(g=10m/s2).求:(1)小球到C点时的速度vC的大小.(2)若弹簧的劲度系数为N/m,小球在C点时对环的作用力的大小和方向.【例5】如图所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角=30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A、B连接,A的质量为4m,B的质量为m,开始时将B按在地面上不动,然后放开手,让A沿斜面下滑而B上升.物块A与斜面间无摩擦.设当A沿斜面下滑距离l后,细绳突然断了,求物块B上升的最大距离H.题型3情景建模【例6】如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成:水平直轨AB,半径分别为R1=m和R2=m的弧形轨道,倾斜直轨CD长为L=6m,AB、CD与两圆形轨道相切,其中倾斜直轨CD部分表面粗糙,动摩擦因数为,其余各部分表面光滑.一质量为m=2kg的滑环(套在滑轨上),从AB的中点E处以v0=10m/s的初速度水平向右运动.已知=37°(g取10m/s2)求:(1)滑环第一次通过O2的最低点F处时对轨道的压力.(2)滑环通过O1最高点A的次数.(3)滑环克服摩擦力做功所通过的总路程.【巩固与提高】1.下列几种情况,系统的机械能守恒的是()A.图(a)中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动B.图(b)中运动员在蹦床上越跳越高C.图(c)中小车上放一木块,小车的左侧有弹簧与墙壁相连.小车在左右振动时,木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)D.图(c)中如果小车振动时,木块相对小车有滑动2.（2022•黄冈模拟）半径为R的圆桶固定在小车上,有一光滑小球静止在圆桶的最低点,如图所示.小车以速度v向右匀速运动.当小车遇到障碍物突然停止,小球在圆桶中上升的高度可能为（）A.等于SKIPIF1<0B.大于SKIPIF1<0C.小于SKIPIF1<0D.等于2R3.如图所示,细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m,且M>m,不计摩擦,系统由静止开始运动过程中()、m各自的机械能分别守恒减少的机械能等于m增加的机械能减少的重力势能等于m增加的重力势能和m组成的系统机械能守恒4.下列四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图A、B、C中斜面是光滑的,图D中的斜面是粗糙的,图A、B中的F为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图A、B、D中的木块向下运动,图C中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是()5.在一种叫做“蹦极跳”的运动中,质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软橡皮绳,从高处由静止开始下落时到达最低点,若在下落过程中不计空气阻力,则从橡皮绳开始拉紧,到游戏者到达最低点的过程中,以下说法错误的是()A.速度先增大后减小B.加速度先减小后增大C.动能增加了mgLD.重力势能减少了SKIPIF1<0mgL6.(2022•济宁统考)一块质量为m的木块放在地面上,用一根弹簧连着木块,如图所示,用恒力F拉弹簧,使木块离开地面,如果力F的作用点向上移动的距离为h,则()A.木块的重力势能增加了mghB.木块的机械能增加了FhC.拉力所做的功为FhD.木块的动能增加了Fh7.(2022•上海•8)物体做自由落体,Ek代表动能,Ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面,下列所示图象中,能正确反映各物理量之间关系的是()8.(2022•全国Ⅱ•18)如图所示,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球a和球质量为m,静置于地面;b球质量为3m,用手托住,高度为h,此时轻绳刚好拉紧.从静止开始释放b后,a可能达到的最大高度为()上海)．小球由地面竖直上抛，w上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离地高度h处，小球的动能是势能的两倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的两倍，则h等于（）9 9 9 910.如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R.一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动.要求物块能通过圆形轨道最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度).求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围.rArABCv0R（1）若要小球能从C端出来，初速度v0多大？（2）在小球从C端出来的瞬间，对管壁的压力有哪几种典型情况，初速度各应满足什么条件？12.某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示，赛车从起点A出发，沿水平直线轨道运动L后，由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点，并能越过壕沟。已知赛车质量m=，通电后以额定功率P=工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为，随后在运动中受到的阻力均可不记。图中L=，R=，h=，S=。问：要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？（取g=10m/s2）参考答案联立得入射速度