高三物理机械能守恒定律的应用教案人教版VIP免费

一.教学内容：1.机械能守恒定律的应用2.功能问题的综合应用【规律方法】机械能守恒定律的应用应用机械能守恒定律解题的基本步骤（1）根据题意选取研究对象（物体或系统）。（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）恰当地选取零势面，确定研究对象在过程中的始态和末态的机械能。（4）根据机械能守恒定律的不同表达式列出方程，若选用了增（减）量表达式，（3）就应成为确定过程中，动能、势能在过程中的增减量或各部分机械能在过程中的增减量来列方程进行求解。1、机械能守恒定律与圆周运动结合物体在绳、杆、轨道约束的情况下在竖直平面内做圆周运动，往往伴随着动能，势能的相互转化，若机械能守恒，即可根据机械能守恒去求解物体在运动中经过某位置时的速度，再结合圆周运动、牛顿定律可求解相关的运动学、动力学的量。【例1】如图所示。一根长L的细绳，固定在O点，绳另一端系一质量为m的小球。起初将小球拉至水平于A点。求（1）小球从A点由静止释放后到达最低点C时的速度。（2）小球摆到最低点时细绳的拉力。解：（1）由机械能守恒有：mgl=1/2mvC2；2Cvgl（2）在最低点，由向心力公式有T－mg=mv2/l；T=3mg【例2】在上例中，将小球自水平向下移，使细绳与水平方向成θ=30°角，如图所示。求小球从A点由静止释放后到达最低点C时细绳的拉力。解：211sin;2Cmglmv21sinCvglgl2,2vTmgmTmgl【例3】如图，长为L的细绳一端拴一质量为m的小球，另一端固定在O点，在O点的正下方某处P点有一钉子，把线拉成水平，由静止释放小球，使线碰到钉子后恰能在竖直面内做圆周运动，求P点的位置。用心爱心专心解析：设绳碰到钉子后恰能绕P点做圆周运动的半径为r，运动到最高点的速率为v，由机械能守恒定律得：2122mglrmv在最高点，由向心力公式有：2vmgmr，25rl，35OPl【例4】如图所示，长为l不可伸长的细绳一端系于O点，一端系一质量为m的物体，物体自与水平方向成30°夹角（绳拉直）处由静止释放，问物体到达O点正下方处的动能是多少？错解：由机械能守恒定律：5.1mgl=21mv2，所以最低点动能为1.5mgl分析：小球运动过程是：先由A点自由下落至B。自B点做圆周运动，就在B处绳使其速度改变的瞬间，小球的动能减少，下面我们通过运算来说明这个问题。正确解法：vB=gl2，其方向竖直向下，将该速度分解如图所示v2＝vcos30°=gl2cos30°由B至C的过程中机械能守恒21mv22＋mg0.5l=21mv2C由此得21mv2C=mg45l答案：mg45l【例5】如图所示，在一根长为L的轻杆上的B点和末端C各固定一个质量为m的小球，杆可以在竖直面上绕定点A转动，BC=L/3，现将杆拉到水平位置从静止释放，求末端小球C摆到最低点时速度的大小和这一过程中BC端对C球所做的功。（杆的质量和摩擦不计）用心爱心专心解析：B、C两球系统在下摆的过程中只有重力做功，系统机械能守恒。22111232BCmgLmgLmvmgLmv;由于B、C角速度相同，23BCvv解得：3013CgLv对于C球，由动能定理得210,2BCcWmgLmv解得杆BC段对C球做功213BCWmgL点评：通过例4、例5两题，人们会有这种想法：为什么例4中在速度改变瞬间（B点）有能量损失，而例5中就没有能量损失，这其中的原因是什么呢？仔细考虑可知：例5中绳的作用力与速度垂直，所以只改变了速度的方向而没有改变速度的大小，而例4中虽然速度大小发生了变化（v2＜vB）。由动量定理可知，沿半径方向绳的拉力T产生的冲量使沿绳方向的动量发生了变化，即TΔt＝mv1，因此该情况就有能量损失，也就不可用机械能守恒定律。功能问题的综合应用一、功能关系1.能是物体做功的本领。也就是说是做功的根源。功是能量转化的量度。究竟有多少能量发生了转化，用功来量度，二者有根本的区别，功是过程量，能是状态量。2.我们在处理问题时可以从能量变化来求功，也可以从物体做功的多少来求能量的变化。不同形式的能在转化过程中是守恒的。3.功和能量的转化关系①合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。W合=Ek2－Ek1（动能定理）②只有重力做功（或弹簧的弹力）做功，物体的动能和势能相互转化，...