機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 -教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)參考】

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用（-教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)參考】機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用（-教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)參考】機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用（-教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)參考】高三一輪復(fù)習(xí)專用·機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用考綱導(dǎo)讀高考對(duì)機(jī)械能守恒定律的考查重點(diǎn)是：連接體問題，與彈簧有關(guān)的問題，與實(shí)際情境相結(jié)合的問題。機(jī)械能守恒定律是高中物理的重要規(guī)律，也是高考命題考查的重點(diǎn)之一。為了增加試題的綜合性，高考命題一般將機(jī)械能守恒定律與其它知識(shí)相結(jié)合在一起，設(shè)置新新情境考查。預(yù)計(jì)2020年高考將會(huì)以新穎的情境對(duì)機(jī)械能守恒定律進(jìn)行考查。教學(xué)目標(biāo)進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒的條件及其判定。能靈活應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)式列方程。在多個(gè)物體組成的系統(tǒng)中，會(huì)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決相關(guān)問題。教學(xué)重點(diǎn)機(jī)械能守恒定律的條件機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用考點(diǎn)精析考點(diǎn)1機(jī)械能、機(jī)械能守恒定律1．重力勢(shì)能：物體由于被舉高而具有的能．2．重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系：重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)．重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能就減少；重力對(duì)物體做負(fù)功，重力勢(shì)能就增加．重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的減少量，即.3．彈性勢(shì)能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量．4．彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢(shì)能減少；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加．彈力對(duì)物體做的功等于彈性勢(shì)能的減少量，即．5．機(jī)械能：動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能．6．機(jī)械能守恒定律(1)內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變．(2)判斷機(jī)械能是否守恒的方法．①根據(jù)力做功判斷，系統(tǒng)內(nèi)只有重力做功或彈力做功，機(jī)械能守恒．②根據(jù)能的轉(zhuǎn)化判斷，只發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒．題組1機(jī)械能、機(jī)械能守恒定律1．(多選)忽略空氣阻力，下列物體運(yùn)動(dòng)過程中滿足機(jī)械能守恒的是()A．電梯勻速下降B．物體沿斜面勻速下滑C．人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D．鉛球運(yùn)動(dòng)員拋出的鉛球從拋出到落地前解析：A、B選項(xiàng)除了受重力外，還受到了其他力的作用，而且這些力做了負(fù)功，機(jī)械能將減少，C、D選項(xiàng)中的物體都是只受重力，而且重力做了功．答案：CD2．(多選)如圖所示，在地面上以速度拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上．若以地面為零勢(shì)能面，而且不計(jì)空氣阻力，則下列說法中正確的是()A．重力對(duì)物體做的功為mghB．物體在海平面上的勢(shì)能為mghC．物體在海平面上的動(dòng)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mghD．物體在海平面上的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解析:重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)，拋出點(diǎn)與海平面的高度差為h，并且重力做正功，所以整個(gè)過程重力對(duì)物體做功為mgh，故A正確．以地面為零勢(shì)能面，海平面低于地面h，所以物體在海平面上時(shí)的重力勢(shì)能為－mgh，故B錯(cuò)誤．由動(dòng)能定理得：mgh＝Ek2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，物體在海平面上的動(dòng)能Ek2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，故C錯(cuò)誤．整個(gè)過程機(jī)械能守恒，即初末狀態(tài)的機(jī)械能相等，以地面為零勢(shì)能面，拋出時(shí)的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以物體在海平面時(shí)的機(jī)械能也為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故D正確．2．如圖5－3－1所示，小球自a點(diǎn)由靜止自由下落，到b點(diǎn)時(shí)與彈簧接觸，到c點(diǎn)時(shí)彈簧被壓縮到最短，若不計(jì)彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由a→b→c的運(yùn)動(dòng)過程中（） A．小球的機(jī)械能守恒 B．小球和彈簧總機(jī)械能守恒 C．小球在b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大圖5－3－1 D．小球b→c的運(yùn)動(dòng)過程中加速度先減小后增加圖5－3－1答案：BD考點(diǎn)2機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用1．機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)式(1)從守恒的角度：選取某一平面為零勢(shì)能面，如果含有彈簧則彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)彈性勢(shì)能為零，系統(tǒng)末狀態(tài)的機(jī)械能和初狀態(tài)的機(jī)械能相等，即.(2)從能量轉(zhuǎn)化的角度：系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化時(shí)，若系統(tǒng)勢(shì)能的減少量等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即.(3)從能量轉(zhuǎn)移的角度：系統(tǒng)中有A、B兩個(gè)物體(或更多物體)，若A機(jī)械能的減少量等于B機(jī)械能的增加量，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即.2．利用機(jī)械能守恒定律解題的一般思路(1)選取研究對(duì)象——物體或系統(tǒng)．(2)根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力、做功分析判斷機(jī)械能是否守恒．(3)恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在過程的初、末態(tài)時(shí)的機(jī)械能．(4)選取方便的機(jī)械能守恒定律的方程形式(、或)進(jìn)行求解．題組2機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用3.例題.如圖5－3－2所示，一很長(zhǎng)的、不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時(shí)輕繩剛好拉緊．從靜止開始釋放b后，求：（1）從b靜止釋放，到b落地的瞬間的過程中，a和b組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？（2）若以水平地面為參考平面，在b落地的瞬間，a的勢(shì)能增加了多少？b的勢(shì)能較少了多少？a?b組成的系統(tǒng)勢(shì)能變化了多少？（3）在b落地的瞬間，a的速度是多少？（4）在b落地后，a能繼續(xù)上升的高度是多少？（5）在整個(gè)過程中a能上升的高度是多少？圖5－3－2圖5－3－2答案：見解析。解析：在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得3mgh－mgh＝eq\f(1,2)(m＋3m)v2，v＝eq\r(gh).b球落地時(shí)，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中機(jī)械能守恒，eq\f(1,2)mv2＝mgΔh，Δh＝eq\f(v2,2g)＝eq\f(h,2)，所以a球可達(dá)到的最大高度為1.5h，．強(qiáng)化應(yīng)用1．（2019全國(guó)Ⅰ卷第19題改編--多選）如圖5-3-4，一光滑斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，且物塊N的質(zhì)量大于M的質(zhì)量，細(xì)繩的長(zhǎng)度小于斜面的高度，系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)的過程中，在物塊未撞到定滑輪之前則（）A．M、N各自的機(jī)械能分別守恒B．M增加的機(jī)械能等于N減少的機(jī)械能C．M增加的重力勢(shì)能等于N減少的重力勢(shì)能圖5－3－4D．M和N組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒圖5－3－4答案：BD。解析：M和N各自受重力和繩的拉力，且拉力大小相等，M沿斜面上升的過程中，繩的拉力對(duì)M做正功，M的機(jī)械能增加；N下降的過程中，繩的拉力對(duì)m做負(fù)功，機(jī)械能減少；由于繩在兩側(cè)移動(dòng)的距離相等，即繩子的拉力所做正負(fù)功絕對(duì)值相等，則M和m系統(tǒng)機(jī)械能守恒．M減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為m的重力勢(shì)能，一部分轉(zhuǎn)化為M和m的動(dòng)能，所以AC錯(cuò)誤，選擇BD.2．如圖5－3－4所示，長(zhǎng)度為l的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m的小球(小球的大小可以忽略)．由圖示位置無初速度釋放小球，不計(jì)空氣阻力。求： (1)當(dāng)小球通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小是多少； (2)當(dāng)小球通過最低點(diǎn)時(shí)的輕繩對(duì)小球的