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2019-2020年高一物理 7.8 機械能守恒定律教案 新人教版 學習目標 課標要求： １．知道什么是機械能,理解物體的動能和勢能的相互轉化 ２．知道機械能守恒定律及成立條件 ３．能利用機械能守恒定律解決實際問題 重點：1. 機械能守恒定律及成立條件 2. 機械能守恒定律解決實際問題 難點：機械能守恒定律解決實際問題 強化基礎 1．關于機械能守恒定律的理解，以下說法正確的是（ ） A．只要有重力做功，機械能就守恒 B．只要有彈力做功，機械能就守恒 C．僅有重力做功時，機械能一定守恒 D．只要合外力不做功，機械能就守恒 2．汽車沿一斜坡向下行駛，通過剎車使速度逐漸減小，在剎車過程中（ ） A．汽車的重力勢能增加 B．汽車的機械能不守恒 C．重力做負功 D．汽車的動能增加 3．質量為m的物體，從靜止開始以2g的加速度豎直向下運動h高度。以下說法正確的是（ ） A．物體的重力勢能減少2mgh B．物體的機械能保持不變 C．物體的動能增加mgh D．物體的機械能增加mgh 4．如圖所示，一質量為m的小球固定于輕質彈簧的一端，彈簧的另一端固定于O點處，將小球拉至A處，彈簧恰好無形變，由靜止釋放小球，它運動到O點正下方B點的速度為v，與A點的豎直高度差為h。則( 　) A．由A至B小球重力做功大于 B．由A至B小球重力勢能減少 C．由A至B小球克服彈力做功為 D．小球到達位置B時,彈簧的彈性勢能為 5．美國的NBA籃球賽非常精彩，吸引了眾多觀眾。經(jīng)常能看到這樣的場面：在終場前0.1 s的時刻，運動員把球投出且準確命中，獲得比賽的最后勝利。已知球的質量為m，運動員將籃球投出，球出手時的高度為h1、動能為Ek，籃筐距地面高度為h2，不計空氣阻力。則籃球進筐時的動能為(　 　) A．Ek＋mgh2－mgh1　　 　　B． Ek＋mgh1－mgh2　 C．mgh1＋mgh2－Ek D．mgh2－mgh1－Ek 6．在離地面４m高處以10m/s的速度將質量為1kg的物體豎直向上拋出，若忽略空氣阻力，以地面為零勢能面(g取10 m/s2)，則 （1）物體下落到地面時的動能是多少？ （2）上升過程中在何處重力勢能和動能相等？ Ｂ Ｒ ｈ Ａ ． 7．如圖所示，光滑軌道頂端高為ｈ，底端通過小段圓弧與半徑為Ｒ的光滑圓形軌道連接，整個軌道和斜面都在豎直平面內(nèi)。一個小球從頂端Ａ處由靜止釋放，通過圓軌道最高點Ｂ時，對軌道壓力的大小與重力相等，則斜面高ｈ應該是Ｒ的多少倍？ 提升能力 8．如圖所示，斜面置于光滑的水平面上，斜面的上表面光滑，其上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體的下滑過程中，以下說法正確的是（ ） A．物體的重力勢能減少，動能增加 B．物體的機械能保持不變 C．斜面對物體的支持力不做功 D．斜面和物體組成的系統(tǒng)機械能不守恒 甲 乙 甲 9．如圖所示，一根跨過光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一技巧運動員(可視為質點)，運動員甲站于地面，運動員乙從圖示的位置由靜止開始向下擺，運動過程中繩始終處于伸直狀態(tài)。當運動員乙擺至最低點時，運動員甲剛好對地面無壓力，則運動員甲與運動員乙質量之比為(　 　) A．1∶1　　　　　　　 B．４∶1 C．3∶1 D．２∶1 10．如圖所示，一水平放置的輕桿，長為2L. 兩端分別固定質量為mA和mB的A、B兩小球(mA＞mB)，可繞位于輕桿中點垂直于紙面的固定軸O在豎直平面內(nèi)轉動，不計一切阻力，兩球均可視為質點。當輕桿從水平位置由靜止釋放，轉至豎直位置時兩小球的速度的大小。 A B O O 11．如圖，細線的一端固定在O點，另一端系一質量為m的小球靜止在O點的正下方，細線的長為L。若使小球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，需在水平方向為小球至少提供多大的初速度？ 12. 如圖所示，在傾角為300的足夠長的光滑斜面上通過滑輪連接著質量為ma=mb=10kg的兩個物體a和b，開始時物體a固定在距地面h=5m的地方，物體b位于斜面的低端，靜止釋放物體a后，（不計空氣阻力，取g＝10 m/s2）。求： （1）物體a即將著地時a的動能 b a 300 h （2）物體b離開斜面低端的最遠距離。 感悟經(jīng)典 翻滾過山車 　　翻滾過山車亦名螺旋滑行車?！斑^山車”的種類繁多，大體可分兩類：一是封閉的軌道，列車總是朝一個方向行駛；另一類是往復型軌道（也叫穿梭環(huán)軌過山車）。后者有一個巨大的環(huán)軌，直徑達十幾米。環(huán)軌兩端是兩座傾斜70度的大滑梯，高達幾十米。開始，一列五六節(jié)的軌道車用鋼繩拖到大滑梯的頂端。然后，突然松開，軌道車沿著滑梯從頂上高速滑下。幾秒鐘內(nèi)，車速可達到85千米／小時，軌道車迅速進入環(huán)軌向上爬升。達到環(huán)軌頂部時，車呈倒懸狀，接著又以72千米／小時的速度向下俯沖，離開環(huán)軌后進入另一端的一座斜滑梯。軌道車在沖上滑梯頂端后，再度從滑梯上反方向滑下來進入環(huán)軌。即與第一次相反的方向在環(huán)軌中兜圈后又沖上滑梯，然后停在車站上。 　　過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最后一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于引力作用于過山車中部的質量中心的緣故。這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點，從而就會產(chǎn)生一種要被拋離的感覺，因為質量中心正在加速向下，尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達頂峰附近時，小車廂就可能脫軌甩出去。 　　車頭部的車廂情況就不同了，它的質量中心在“身后”，在短時間內(nèi)，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”質量中心越過高點被引力推動。 到達“瘋狂之圈”時，沿直線軌道行進的過山車突然向上轉彎。這時，乘客就會有一種被壓到軌道上的感覺，因為這時產(chǎn)生了一種表觀的離心力。事實上，在環(huán)形軌道上由于鐵軌與過山車相互作用產(chǎn)生了一種向心力。這種環(huán)形軌道是略帶橢圓形的，目的是為了“平衡”引力的制動效應。當過山車達到圓形軌道的最高點時，事實上它會慢下來，但如果彎曲的程度較小時，這種現(xiàn)象會減弱。一旦過山車走完了它的行程，機械制動裝置就會非常安全地使過山車停下來。減速的快慢是由氣缸來控制的。 實驗報告單 時間 班級 姓名 實驗名稱 實驗三： 驗證機械能守恒定律 實驗目的 驗證機械能守恒定律 實驗原理 1、 在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能相互轉化，但總的機械能保持不變。若物體某時刻瞬時速度為，下落高度為，則重力勢能的減少量為，動能增加量為，看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗證了機械能守恒定律。 2、 速度的測量：做勻變速運動的紙帶上某點瞬時速度等于相鄰兩點間的平均速度。 如圖： 或 實驗器材 鐵架臺（含鐵夾）、打點計時器、學生電源、紙帶、復寫紙、導線、 毫米刻度尺、重物（帶紙帶夾） 實驗步驟 1、器材安裝：如圖所示，將打點計時器 豎直固定在鐵架臺上，接好電路。此 時電源開關應為斷開狀態(tài)。 2、打紙帶：把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重物靜止在計時器下方附近。先接通電源，后松開紙帶讓重物帶著紙帶自由下落。 3、選紙帶：分兩種情況說明 （1）用驗證時，應選點跡清晰，且第1、2兩點間距小于或接近2㎜的紙帶。 (2)用驗證時，由于重力勢能的相對性，處理紙帶時，選擇適當?shù)狞c為基準點，只要后面的點清晰就可選用。 數(shù)據(jù)處理 1、 測量計算：在起始點標上O,在以后各點依次標上1,2,3……用刻度尺測出對應下落的高度……，利用公式計算出點1、2、3……的瞬時速度…… 2、 驗證守恒 方法（一）：利用起始點和第點計算，代入和，如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)則驗證機械能守恒定律. 另外，可以利用多組和數(shù)據(jù)作出～圖像，如果圖像為一條過原點的直線，且該直線的斜率為g,同樣可以驗證機械能守恒定律. 方法（二）：取間隔較大的兩個點（包括起始點）計算： （1） 取兩點A、B測出，算出。 （2） 算出的值 （3） 在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，如果，則驗證機械能守恒定律。 結論 注意事項 1、打點計時器要穩(wěn)定的固定在鐵架臺上，打點計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整到豎直方向，以減少摩擦阻力。 2、重物要選用密度大、體積小的物體，從而減小實驗誤差。 3、速度不能用或計算，因為只要認為加速度為g，機械能當然守恒。 第八節(jié) 機械能守恒定律 1.C 2. B 3. D 4.D 5.B 6. 解析：由機械能守恒定律得: 設在距地面h/處重力勢能和動能相等 由機械能守恒定律得: 7.解析：在B點．由牛頓第二定律得： 從A到B點，由機械能守恒定律得: 聯(lián)立得:h=3R 8.A 9. D 10. 解析：對A、B小球組成的系統(tǒng)， 由機械能守恒定律得： 11. 解析：由牛頓第二定律知小球在最高點的最小速度滿足： 由機械能守恒定律得： 聯(lián)立解得： 12．解析：（1）對a、b組成的系統(tǒng)機械能守恒 則： (2)物體b沿斜面滑行的最遠距離為：