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2019-2020年高一物理 7.8 機(jī)械能守恒定律教案 新人教版 (I) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 課標(biāo)要求： １．知道什么是機(jī)械能,理解物體的動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 ２．知道機(jī)械能守恒定律及成立條件 ３．能利用機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題 重點(diǎn)：1. 機(jī)械能守恒定律及成立條件 2. 機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題 難點(diǎn)：機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題 強(qiáng)化基礎(chǔ) 1．關(guān)于機(jī)械能守恒定律的理解，以下說(shuō)法正確的是（ ） A．只要有重力做功，機(jī)械能就守恒 B．只要有彈力做功，機(jī)械能就守恒 C．僅有重力做功時(shí)，機(jī)械能一定守恒 D．只要合外力不做功，機(jī)械能就守恒 2．汽車沿一斜坡向下行駛，通過(guò)剎車使速度逐漸減小，在剎車過(guò)程中（ ） A．汽車的重力勢(shì)能增加 B．汽車的機(jī)械能不守恒 C．重力做負(fù)功 D．汽車的動(dòng)能增加 3．質(zhì)量為m的物體，從靜止開(kāi)始以2g的加速度豎直向下運(yùn)動(dòng)h高度。以下說(shuō)法正確的是（ ） A．物體的重力勢(shì)能減少2mgh B．物體的機(jī)械能保持不變 C．物體的動(dòng)能增加mgh D．物體的機(jī)械能增加mgh 4．如圖所示，一質(zhì)量為m的小球固定于輕質(zhì)彈簧的一端，彈簧的另一端固定于O點(diǎn)處，將小球拉至A處，彈簧恰好無(wú)形變，由靜止釋放小球，它運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方B點(diǎn)的速度為v，與A點(diǎn)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(shì)能減少 C．由A至B小球克服彈力做功為 D．小球到達(dá)位置B時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為 5．美國(guó)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(chǎng)面：在終場(chǎng)前0.1 s的時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)員把球投出且準(zhǔn)確命中，獲得比賽的最后勝利。已知球的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)員將籃球投出，球出手時(shí)的高度為h1、動(dòng)能為Ek，籃筐距地面高度為h2，不計(jì)空氣阻力。則籃球進(jìn)筐時(shí)的動(dòng)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(zhì)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(shì)能面(g取10 m/s2)，則 （1）物體下落到地面時(shí)的動(dòng)能是多少？ （2）上升過(guò)程中在何處重力勢(shì)能和動(dòng)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(guò)小段圓弧與半徑為Ｒ的光滑圓形軌道連接，整個(gè)軌道和斜面都在豎直平面內(nèi)。一個(gè)小球從頂端Ａ處由靜止釋放，通過(guò)圓軌道最高點(diǎn)Ｂ時(shí)，對(duì)軌道壓力的大小與重力相等，則斜面高ｈ應(yīng)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(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是（ ） A．物體的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加 B．物體的機(jī)械能保持不變 C．斜面對(duì)物體的支持力不做功 D．斜面和物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 甲 乙 甲 9．如圖所示，一根跨過(guò)光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一技巧運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))，運(yùn)動(dòng)員甲站于地面，運(yùn)動(dòng)員乙從圖示的位置由靜止開(kāi)始向下擺，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中繩始終處于伸直狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員乙擺至最低點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員甲剛好對(duì)地面無(wú)壓力，則運(yùn)動(dòng)員甲與運(yùn)動(dòng)員乙質(zhì)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(zhǎng)為2L. 兩端分別固定質(zhì)量為mA和mB的A、B兩小球(mA＞mB)，可繞位于輕桿中點(diǎn)垂直于紙面的固定軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)一切阻力，兩球均可視為質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)輕桿從水平位置由靜止釋放，轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí)兩小球的速度的大小。 A B O O 11．如圖，細(xì)線的一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球靜止在O點(diǎn)的正下方，細(xì)線的長(zhǎng)為L(zhǎng)。若使小球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，需在水平方向?yàn)樾∏蛑辽偬峁┒啻蟮某跛俣龋? 12. 如圖所示，在傾角為300的足夠長(zhǎng)的光滑斜面上通過(guò)滑輪連接著質(zhì)量為ma=mb=10kg的兩個(gè)物體a和b，開(kāi)始時(shí)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(jì)空氣阻力，取g＝10 m/s2）。求： （1）物體a即將著地時(shí)a的動(dòng)能 b a 300 h （2）物體b離開(kāi)斜面低端的最遠(yuǎn)距離。 感悟經(jīng)典 翻滾過(guò)山車 　　翻滾過(guò)山車亦名螺旋滑行車?！斑^(guò)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(gè)方向行駛；另一類是往復(fù)型軌道（也叫穿梭環(huán)軌過(guò)山車）。后者有一個(gè)巨大的環(huán)軌，直徑達(dá)十幾米。環(huán)軌兩端是兩座傾斜70度的大滑梯，高達(dá)幾十米。開(kāi)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(kāi)，軌道車沿著滑梯從頂上高速滑下。幾秒鐘內(nèi)，車速可達(dá)到85千米／小時(shí)，軌道車迅速進(jìn)入環(huán)軌向上爬升。達(dá)到環(huán)軌頂部時(shí)，車呈倒懸狀，接著又以72千米／小時(shí)的速度向下俯沖，離開(kāi)環(huán)軌后進(jìn)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(lái)進(jìn)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(guò)山車最后一節(jié)小車廂里是過(guò)山車贈(zèng)送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實(shí)上，下降的感受在過(guò)山車的尾部車廂最為強(qiáng)烈。因?yàn)樽詈笠还?jié)車廂通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度比過(guò)山車頭部的車廂要快，這是由于引力作用于過(guò)山車中部的質(zhì)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(dá)到和跨越最高點(diǎn)，從而就會(huì)產(chǎn)生一種要被拋離的感覺(jué)，因?yàn)橘|(zhì)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(dá)頂峰附近時(shí)，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(zhì)量中心在“身后”，在短時(shí)間內(nèi)，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”質(zhì)量中心越過(guò)高點(diǎn)被引力推動(dòng)。 到達(dá)“瘋狂之圈”時(shí)，沿直線軌道行進(jìn)的過(guò)山車突然向上轉(zhuǎn)彎。這時(shí)，乘客就會(huì)有一種被壓到軌道上的感覺(jué)，因?yàn)檫@時(shí)產(chǎn)生了一種表觀的離心力。事實(shí)上，在環(huán)形軌道上由于鐵軌與過(guò)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(dòng)效應(yīng)。當(dāng)過(guò)山車達(dá)到圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，事實(shí)上它會(huì)慢下來(lái)，但如果彎曲的程度較小時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)減弱。一旦過(guò)山車走完了它的行程，機(jī)械制動(dòng)裝置就會(huì)非常安全地使過(guò)山車停下來(lái)。減速的快慢是由氣缸來(lái)控制的。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告單 時(shí)間 班級(jí) 姓名 實(shí)驗(yàn)名稱 實(shí)驗(yàn)三： 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)原理 1、 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變。若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為，下落高度為，則重力勢(shì)能的減少量為，動(dòng)能增加量為，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 2、 速度的測(cè)量：做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)瞬時(shí)速度等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。 如圖： 或 實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)（含鐵夾）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)線、 毫米刻度尺、重物（帶紙帶夾） 實(shí)驗(yàn)步驟 1、器材安裝：如圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路。此 時(shí)電源開(kāi)關(guān)應(yīng)為斷開(kāi)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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重物靜止在計(jì)時(shí)器下方附近。先接通電源，后松開(kāi)紙帶讓重物帶著紙帶自由下落。 3、選紙帶：分兩種情況說(shuō)明 （1）用驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且第1、2兩點(diǎn)間距小于或接近2㎜的紙帶。 (2)用驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢(shì)能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，只要后面的點(diǎn)清晰就可選用。 數(shù)據(jù)處理 1、 測(cè)量計(jì)算：在起始點(diǎn)標(biāo)上O,在以后各點(diǎn)依次標(biāo)上1,2,3……用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落的高度……，利用公式計(jì)算出點(diǎn)1、2、3……的瞬時(shí)速度…… 2、 驗(yàn)證守恒 方法（一）：利用起始點(diǎn)和第點(diǎn)計(jì)算，代入和，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)則驗(yàn)證機(jī)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(guò)原點(diǎn)的直線，且該直線的斜率為g,同樣可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. 方法（二）：取間隔較大的兩個(gè)點(diǎn)（包括起始點(diǎn)）計(jì)算： （1） 取兩點(diǎn)A、B測(cè)出，算出。 （2） 算出的值 （3） 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，如果，則驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 結(jié)論 注意事項(xiàng) 1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定的固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)誤差。 3、速度不能用或計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為g，機(jī)械能當(dāng)然守恒。 第八節(jié) 機(jī)械能守恒定律 1.C 2. B 3. D 4.D 5.B 6. 解析：由機(jī)械能守恒定律得: 設(shè)在距地面h/處重力勢(shì)能和動(dòng)能相等 由機(jī)械能守恒定律得: 7.解析：在B點(diǎn)．由牛頓第二定律得： 從A到B點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律得: 聯(lián)立得:h=3R 8.A 9. D 10. 解析：對(duì)A、B小球組成的系統(tǒng)， 由機(jī)械能守恒定律得： 11. 解析：由牛頓第二定律知小球在最高點(diǎn)的最小速度滿足： 由機(jī)械能守恒定律得： 聯(lián)立解得： 12．解析：（1）對(duì)a、b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 則： (2)物體b沿斜面滑行的最遠(yuǎn)距離為：