高中生物一輪復習教案

高考物理第一輪總復習機械能守恒定律教案35。

延伸閱讀

高考物理第一輪勢能機械能守恒定律專項復習

6.6勢能機械能守恒定律（1）
高考要求與解讀
1：了解勢能的概念及機械能守恒定律的內容
2：機械能守恒定律的應用
【知識梳理與重難點分析】
一．重力勢能：
1．定義：由于受重力作用，物體具有的與它相對地球的位置(即高度)有關的能量叫重力勢能．
其表達式為Ep＝mgh．
2．特點：
（1）重力勢能為物體和地球組成的系統(tǒng)所共有，不是物體單獨具有的．
（2）重力勢能是標量,但有正負，正負表示。
（3）重力勢能Ep具有相對性，與零勢能面的選取有關，但重力勢能的變化量ΔEp具有絕對性．與零勢能面的選取無關．
3．重力做功的特點及與重力勢能變化的關系：
（1）重力做功與路徑無關，只與始末位置有關．
（2）重力做正功，物體的重力勢能減少；重力做負功，物體的重力勢能增加．
（3）重力做的功總等于物體重力勢能增量的負值（重力勢能的減少量），即：W＝－ΔEp
或
二．彈性勢能：
1．物體因發(fā)生彈性形變而具有的勢能叫做彈性勢能．
2．中學階段只涉及彈簧的彈性勢能，并取彈簧在無形變時彈性勢能為零．
3．彈性勢能的大小與形變量及勁度系數有關，彈簧的形變量越大，勁度系數越大，彈簧的彈性勢能越大。*表達式為：。
4．彈力做功與彈性勢能增量的關系與重力做功與重力勢能增量的關系類似．即：彈力做正功，彈性勢能減少；彈力做負功，彈性勢能增加．
三．機械能守恒定律
1．機械能：、和統(tǒng)稱為機械能．
2．機械能守恒定律：在只有時，物體的動能和勢能相互轉化，但機械能的總量保持不變．
另一種表述：如果沒有摩擦和介質阻力，物體只發(fā)生動能和重力勢能的相互轉化時，機械能的總量保持不變。
3．機械能守恒的條件：只有重力和或只有彈簧彈力做功（即沒有發(fā)生機械能與其他形式能的轉化），具體有以下三種情況:只有重力和彈力作用,沒有其他力作用；有重力、彈力以外的力作用,但這些力不做功；有重力、彈力以外的力做功,但這些力做功的代數和為零
4．表達式：（1）;（2）
注意：用（1）時,需要規(guī)定重力勢能的參考平面；用（2）時則不必規(guī)定重力勢能的參考平面，因為重力勢能的改變量與參考平面的選取沒有關系。
【要點講練】
類型一：勢能及其變化
例1、水平地面上原來分散平放著n塊磚，每塊磚的質量均為m，厚度均為d，某人以靠墻的一塊磚做底，將分散的磚一塊一塊的仍平放著疊放起來，則在這一過程中，此人至少做功()
例2、如圖所示輕彈簧一端固定在墻上的O點，處于自然長度狀態(tài)時，另一端在B點．今將一質量為m的物體靠在彈簧的右端，并用力向左推物體，壓縮彈簧至A點，然后由靜止釋放物體，物體在水平面上滑行到C點停止．已知AC距離為S，若將物體拴接在彈簧的右側，同樣將其推至A點，再由靜止釋放，彈簧與物體將振動至最后靜止，則振動的總路程L與S相比較，下列關系正確的是()
A．L一定小于SB．L一定等于S
C．L一定大于SD．L小于、等于S都有可能
例3、如圖所示，輕質彈簧豎直放置在水平地面上，它的正上方有一金屬塊從高處自由下落，從金屬塊自由下落到第一次速度為零的過程中（）
A、重力先做正功，后做負功
B、彈力沒有做正功
C、金屬塊的動能最大時，彈力與重力相平衡
D、金屬塊的動能為零時，彈簧的彈性勢能最大
類型二：機械能是否守恒的判斷
例4、如圖，m1m2，滑輪光滑且質量不計，在m1下降一段距離（不計空氣阻力）的過程中，下列說法正確的是（）
A、m1的機械能守恒B、m2的機械能守恒
C、m1和m2的總機械能減少D、m1和m2的總機械能守恒
針對訓練1：如圖所示，斜劈置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是（）
A．物體的重力勢能減少，動能增大B．斜劈的機械能不變
C．物體和斜劈組成的系統(tǒng)機械能減小D．物體和斜劈組成的系統(tǒng)機械能守恒
類型三：機械能守恒的應用

例5、如圖所示，在水平臺面上的A點，一個質量為m的小球以初速度v0被拋出，不計空氣阻力，求它到達B點時速度的大小。

例6、如圖所示，輕彈簧k一端與墻相連處于自然狀態(tài)，質量為4kg的木塊沿光滑的水平面以5m/s的速度運動并開始擠壓彈簧，求彈簧的最大彈性勢能及木塊被彈回速度增大到3m/s時彈簧的彈性勢能。

針對訓練2：如圖所示，各處橫截面面積相同的U型管內裝有同種液體，開始使兩邊液面靜止且高度差為h，管中液柱的總長度為4h，后來讓液柱自由流動，當兩液面高度相等時，右側液面下降的速度是多少？

針對訓練3：一個質量m=0.20kg的小球系于輕質彈簧的一端，且套在光滑豎立的圓環(huán)上．彈簧的上端固定于環(huán)的最高點A，環(huán)的半徑R=0.5m,彈簧的原長l。=0.5m，勁度系數k=4.8N/m，如圖所示，若小球從圖中所示的位置B點由靜止開始滑動到最低點C時彈簧的彈性勢能EP=0.60J。求小球到C點時的速度v的大小。(g取10m/s2)

類型四：機械能守恒定律與其他知識的綜合應用
例7、一物體以初速度V0沖上光滑斜面AB，并能沿斜面升高ｈ，則下列說法中正確的是（）
A．若把斜面從C點鋸斷，由機械能守恒定律知，物體沖出C點后仍能升到ｈ高度處
B．若把斜面彎成弧形，物體仍能沿軌道AB/升到ｈ高度處
C．無論把斜面從C點鋸斷或彎成弧狀，物體都不能升到ｈ高度處，因為機械能不守恒
D．無論把斜面從C點鋸斷或彎成弧狀，物體都不能升到ｈ高度處，但是機械能仍守恒
例8、如圖所示，O點離地面高度為H，以O點為圓心，制作一半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道，小球從與O點等高的圓弧最高點滾下后水平拋出，試求：
⑴小球落地點到O點的水平距離S；
⑵要使這一距離最大，R應滿足什么條件？最大距離為多少？

例9：質量為m的小球，由長為l的細線系住，細線的另一端固定在A點，AB是過A的豎直線，E為AB的中點，過E作水平線EF，在EF上釘鐵釘D，如圖所示，若線能承受的最大拉力是9mg?，F將小球懸線拉至水平，然后由靜止釋放，若要小球能繞釘子在豎直面內做完整的圓周運動，且線不斷，求釘子D的位置在水平線上的取值范圍。不計線與釘子碰撞時的能量損失。

高考物理第一輪總復習機械能守恒定律的應用教案34

機械能守恒定律的應用
知識簡析
一、應用機械能守恒定律解題的基本步驟
（1）根據題意選取研究對象（物體或系統(tǒng)）．
（2）明確研究對象的運動過程，分析對象在過程中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷機械能是否守恒．
（3）恰當地選取零勢面，確定研究對象在過程中的始態(tài)和末態(tài)的機械能．
（4）根據機械能守恒定律的不同表達式列式方程，若選用了增（減）量表達式，（3）就應成為確定過程中，動能、勢能在過程中的增減量或各部分機械能在過程中的增減量來列方程進行求解．
規(guī)律方法1、機械能守恒定律與圓周運動結合
物體在繩、桿、軌道約束的情況下在豎直平面內做圓周運動，往往伴隨著動能，勢能的相互轉化，若機械能守恒，即可根據機械能守恒去求解物體在運動中經過某位里時的速度，再結合圓周運動、牛頓定律可求解相關的運動學、動力學的量．
2、機械能守恒定律的靈活運用

功能問題的綜合應用
知識簡析一、功能關系
1．能是物體做功的本領．也就是說是做功的根源．功是能量轉化的量度．究竟有多少能量發(fā)生了轉化，用功來量度，二者有根本的區(qū)別，功是過程量，能是狀態(tài)量．
2．我們在處理問題時可以從能量變化來求功，也可以從物體做功的多少來求能量的變化．不同形式的能在轉化過程中是守恒的．
3、功和能量的轉化關系
①合外力對物體所做的功等于物體動能的增量．W合=Ek2一Ek1（動能定理）
②只有重力做功（或彈簧的彈力）做功，物體的動能和勢能相互轉化，物體的機械能守恒。
③重力功是重力勢能變化的量度,即WG=－ΔEP重＝一（EP末一EP初)=EP初一EP末
④彈力功是彈性勢能變化的量度，即：W彈＝一△EP彈＝一（EP末一EP初)=EP初一EP末
⑤除了重力，彈力以外的其他力做功是物體機械能變化的量度，即：W其他=E末一E初
⑥一對滑動摩擦力對系統(tǒng)做總功是系統(tǒng)機械能轉化為內能的量度，即：fS相＝Q
⑦電場力功是電勢能變化的量度，即：WE=qU=一ΔE=-(E末一E初）=E初一E末
⑧分子力功是分子勢能變化的量度
4、對繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等除題目特別說明，必定有機械能損失，碰撞后兩物體粘在一起的過程中一定有機械能損失。
二、能的轉化和守恒
能量既不能憑空產生，也不能憑空消失，它只能從一種形式的能轉化為另一種形式的能，或者從一個物體轉移到另一個物體，能的總量保持不變。
1．應用能量守恒定律的兩條思路：
（1）某種形式的能的減少量，一定等于其他形式能的增加量．
（2）某物體能量的減少量，一定等于其他物體能量的增加量．
2．摩擦力做功的過程能量轉化的情況
（1）靜摩擦力做功的特點
①靜摩擦力可以做正功，也可以做負功還可能不做功．
②在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能從一個物體轉移到另一個物體（靜摩擦力起著傳送機械能的作用），而沒有機械能轉化為其他形式的能量．
③相互摩擦的系統(tǒng)，一對靜摩擦力所做功的代數和總等于零．
（2）滑動摩擦力做功的特點：
①滑動摩擦力可以做正功，也可以對物體做負功，還可以不做功
（如相對運動的兩物體之一對地面靜止，則滑動摩擦力對該物不做功）．
②在相互摩擦的物體系統(tǒng)中，一對相互作用的滑動摩擦力，對物體系統(tǒng)所做總功的多少與路徑有關，
其值是負值，等于摩擦力與相對路程的積，即Wf=f滑S相對
表示物體系統(tǒng)損失機械能克服了摩擦力做功，ΔE損=f滑S相對=Q（摩擦生熱）．
③一對滑動摩擦力做功的過程，能量的轉化和轉移的情況：
一是相互摩擦的物體通過摩擦力做功將部分機械能轉移另一個物體上，
二是部分機械能轉化為內能，此部分能量就是系統(tǒng)機械能的損失量．
通過解答此題一定要理解“摩擦生熱”指的是滑動摩擦“生熱，在相對滑動的過程中，通過摩擦力對系統(tǒng)做功來求解必須求出摩擦力在相對路程上的功
3．用能量守恒定律解題的步驟
①確定研究的對象和范圍，分析在研究的過程中有多少種不同形式的能（包括動能、勢能、內能、電能等）發(fā)生變化．
②找出減少的能并求總的減少量ΔE減，找出增加的能并求總的增加量ΔE增
③由能量守恒列式，ΔE減=ΔE增。
④代入已知條件求解．

機械能守恒定律

古人云，工欲善其事，必先利其器。教師要準備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓學生能夠在課堂積極的參與互動，使教師有一個簡單易懂的教學思路。您知道教案應該要怎么下筆嗎？下面是小編幫大家編輯的《機械能守恒定律》，僅供參考，希望能為您提供參考！

第5節(jié)機械能守恒定律
【學習目標】
1．知道機械能守恒定律及其適用條件。
2．會應用機械能守恒定律解題，明確解題步驟，知道用這個定律處理問題的優(yōu)點。
3．能敘述能量守恒定律，體會能量守恒是自然界的基本規(guī)律之一。會初步運用能量守恒的觀點分析問題。

【閱讀指導】
圖1圖2
1．物體的機械能包括_________、_________和__________。如圖1所示，在一個光滑曲面的上端A，由靜止釋放一質量為m的小球，若取曲面的底端所在的平面為零重力勢能點，小球在A點時的機械能為__________，小球沿曲面滑到曲面底端B點，小球從A點滑到B點的過程中，小球受到_____力和_____力，其中只有____做功，該力做的功W＝_________，重力勢能________（填“增加”或“減少”）了__________，由動能定理知小球動能的變化量為_________，此時小球的機械能為_______，在該過程中小球的機械能_______（填“變化”或“不變”）。如果這個曲面是粗糙的，那么小球在由A滑到B的過程中，不僅重力做功同時________力做_____（填“正”或“負”），若該力做了Wf的功，由動能定理可知，物體動能的增加了________，此時的機械能為_______，小球從A滑到B的過程中機械能_________（填“變化”或“不變”）。
2．如圖2所示，一根長為h的細繩，一端懸掛在天花板上，另一端拴一質量為m的小球，將小球拉至與豎直方向成60°角的位置A，不計空氣阻力，由靜止釋放小球，在小球擺到最低點B的過程中，小球受到______力和_____力的作用，其中只有______力做功，該力做功為___________。由動能定理可知小球的動能增量為______。若假設小球達到最低點所在的平面為零重力勢能面，小球在A點的機械能為_______，在B點的機械能為_______，小球從A到B的過程中機械能的總量________（填“變化”或“不變”）。若這個過程中空氣阻力不能忽略，那么，小球從A到B的過程中，不僅重力做功，同時_______也做功，機械能的總量將__________（填“增加”、“減少”或“不變”）。
3．能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式________為另一種形式，或者從一個物體_________到另一個物體，在轉化或轉移過程中其總量保持不變。

【課堂練習】
★夯實基礎
1．下列幾種運動中機械能守恒的是（）
A．平拋物體的運動B．豎直方向的勻速直線運動
C．單擺在豎直平面內的擺動D．物體沿光滑斜面自由上滑
2．如圖所示，一個小球，從長度L=10m，傾角為30°的光滑斜面頂端A由靜止開始下滑，若g取10m/s到達軌道底端B時的速度大小是（）
A．10m/sB．10m/s
C．100m/sD．200m/s
3．如圖所示，一個可視為質點的實心鋼球從高H的A點自由落入水面的B點，然后鋼球繼續(xù)落入深為h的水底C處。下列說法正確的是（）
A．鋼球由A落到C的過程中，機械能守恒
B．鋼球由A落到B的過程中，機械能守恒
C．鋼球由B落到C的過程中，機械能守恒
D．鋼球由A落到C的過程中，動能先增加后減少
4．質量為m的石子從距地面高為H的塔頂以初速度v0豎直向下拋出，若只考慮重力作用，則石子下落到距地面高為h處時的動能為：（g表示重力加速度）
A．B．
C．D．
5．物體從某一高度自由落到直立于地面上的輕彈簧上，如圖所示在A點開始與彈簧接觸，到B點物體速度為零，然后被彈回，則（）
A．物體從A到B的過程中，動能不斷減小
B．物體從B上升到A的過程中，動能不斷增大
C．物體從A到B及B上升到A的過程中，動能是先變大后變小
D．物體在B點的動能為零
6．豎直下拋一小球，不計空氣阻力和小球落地時的能量損失，小球著地后回跳的高度比拋出點的高度高5.0m。求小球拋出時的速度多大？（g取10m/s2）

★能力提升
7．物體做平拋運動，落地時的動能是剛被拋出時動能的4倍，則物體剛被拋出時的重力勢能是動能的多少倍？

8．如圖所示，AB和CD為半徑為R=lm的1/4圓弧形光滑軌道，BC為一段長2m的水平軌道．質量為2kg的物體從軌道A端由靜止釋放，若物體與水平軌道BC間的動摩擦因數為0.1，求：（l）物體第1次沿CD弧形軌道可上升的最大高度；（2）物體最終停下來的位置與B點的距離．
9．如圖所示的裝置中，輕繩將A、B相連，B置于光滑水平面上，拉力F使B以1m/s勻速地由P運動到Q，P、Q處繩與豎直方向的夾角分別為α1=37°，α2=60°?；嗠x光滑水平面高度h=2m，已知mA=10kg，mB=20kg，不計滑輪質量和摩擦，求在此過程中拉力F做的功？（已知sin37°=0.6，g取10m/s2）

第5節(jié)機械能守恒定律
【閱讀指導】
1、動能重力勢能彈性勢能mgh重力彈力重力mgh減少mghmghmgh不變摩擦負（mgh－Wf）mgh－Wf變化2、重拉重mgh/2mgh/2mgh/2mgh/2不變減少3、只有重力做功直線曲線彈性勢能重力和彈力做功4、轉化、轉移
【課堂練習】
1、ACD2、A3、BD4、C5、0.6m6、10m/s7、3*8、(1)0.8(2)2m

高考物理第一輪驗證機械能守恒定律基礎知識復習教案

第9課時實驗：驗證機械能守恒定律

基礎知識歸納
1.實驗目的
驗證機械能守恒定律.
2.實驗器材
鐵架臺(帶鐵夾)，打點計時器，重錘(帶紙帶夾子)，紙帶數條，復寫紙片，導線，毫米刻度尺，低壓交流電源.
3.實驗原理
物體只在重力作用下做自由落體運動時，物體機械能守恒，即減少的重力勢能等于增加的動能.如果物體下落高度h時速度為v，則有mv2/2＝mgh.借助于打了點的紙帶測出物體下降的高度h和對應的速度v，即可驗證物體自由下落時機械能是否守恒.
測定第n點的瞬時速度的方法是：測出第n點前、后兩段相等時間T內下落的距離sn、sn＋1，由公式vn＝求出，如圖.
4.實驗步驟
(1)在鐵架臺上安裝好打點計時器，用導線接好打點計時器與低壓交流電源.
(2)將紙帶的一端固定在重錘的夾子上，另一端穿過打點計時器的限位孔，用豎直提起的紙帶使重錘靠在打點計時器附近.
(3)先接通電源，再放開紙帶，讓重錘自由下落.
(4)換上新紙帶，重復實驗幾次，得到幾條打好的紙帶.
(5)選擇點跡清晰，且第一、二兩點間距離接近2mm的紙帶，起始點標O，依次確定幾個計數點1、2、3、…
(6)用刻度尺測量下落高度h1、h2、h3、…，計算各計數點對應的重錘的瞬時速度.
(7)計算各計數點對應的勢能減少量mghn和動能增加量，進行比較.
重點難點突破
一、注意事項
1.實驗中打點計時器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減小摩擦阻力.
2.實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器正常工作后才松開紙帶讓重錘下落.
3.打點計時器必須接50Hz的低壓交流電源.
4.手提紙帶上端時，注意不要晃動，可使手臂靠在某處，保證重物下落的初速度為零，并且紙帶上打出的第一個點是清晰的一個小點.
5.為減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數點要離起始點遠些.紙帶也不宜過長，約40cm即可.
6.本實驗也可研究紙帶上的第4點和后面的某點n之間機械能是否守恒.這時需驗證mghn4＝12mv－12mv24.這樣做，可以避開第一點，至于第一點的點跡是否清晰，第1、2兩點間的距離是否接近2mm便無關緊要了.實驗中的任何清晰的紙帶都可以用來驗證機械能是否守恒.
二、誤差分析
1.本實驗的誤差主要來源于紙帶數據的處理，及點與點測量的讀數上的誤差和各種阻力產生的誤差.還有必須先接通電源后放開紙帶.
2.實驗上重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，所以動能的增加量要小于勢能的減少量.
3.在驗證機械能守恒定律時，如果以12v2為縱軸，h為橫軸，根據實驗數據繪出的12v2-h圖線應是過原點的直線，才能驗證機械能守恒定律.
12v2-h圖線的斜率等于g的數值.
典例精析
1.實驗方法
【例1】下面列出一些實驗步驟：
A.用天平測出重物和夾子的質量；
B.將重物系在夾子上；
C.將紙帶穿過計時器，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子.再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器；
D.打點計時器接在學生電源交流輸出端，把輸出電壓調至6V(電源不接通、交流)；
E.打點計時器固定放在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上；
F.在紙帶上選取幾個點，進行測量和記錄數據；
G.用秒表測出重物下落的時間；
H.接通電源，待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶；
I.切斷電源；
J.更換紙帶，重新進行兩次；
K.在三條紙帶中選出較好的一條；
L.進行計算，得出結論，完成實驗報告；
M.拆下導線，整理器材.
以上步驟，不必要的有，正確步驟的合理順序是.
【答案】AG；EDBCHIJIMKFL
【思維提升】本實驗要驗證12mv2＝mgh，則只需驗證12v2＝gh即可，無需測量質量.
【拓展1】關于“驗證機械能守恒定律”實驗的下列說法中，正確的是(D)
A.選用重物時，重的比輕的好
B.選用重物時，體積大的比小的好
C.選定重物后，要稱出它的質量
D.重物所受的重力，應遠遠大于它受的空氣阻力和紙帶受到打點計時器的阻力
【解析】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可以相互轉化，機械能守恒.本實驗應選重物的重力遠大于它受的空氣阻力和紙帶受到打點計時器的阻力.即選擇質量大體積小的物體，故D正確.
2.實驗原理的理解
【例2】在用落體法驗證機械能守恒定律時，某同學按照正確的操作選得紙帶如圖.其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點.該同學用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離，并記錄在圖中(單位：cm).
(1)這三個數據中不符合有效數字讀數要求的是，應記作cm.
(2)該同學用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，已知當地的重力加速度g＝9.80m/s2，他用AC段的平均速度作為跟B點對應的物體的瞬時速度，則該段重錘重力勢能的減少量為，而動能的增加量為(均保留三位有效數字，重錘質量用m表示).這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量動能的增加量，原因是.
(3)另一位同學根據同一條紙帶，同一組數據，也用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒，不過他數了一下，從打點計時器打下的第一個點O數起，圖中的B是打點計時器打下的第9個點.因此他用vB＝gt計算跟B點對應的物體的瞬時速度，得到動能的增加量為，這樣驗證時的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的減少量動能的增加量，原因是.
【答案】(1)OC；15.70(2)1.22m；1.20m；大于；v是實際速度，因為有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉化為內能(3)1.23m；小于；v是按照自由落體計算的，對應的下落高度比實際測得的高度要大
【思維提升】紙帶分析的關鍵是速度的計算不能用v＝gt，而要用vn＝.
【拓展2】做“驗證機械能守恒定律”的實驗中，紙帶上打出的點如圖所示，若重物的質量為1kg，圖中點O為打點計時器打出的第一個點，則從起點O到打下點B的過程中，重物的重力勢能的減小量ΔEp＝0.49J，重物的動能的增加量ΔEk＝0.48J.(打點計時器的打點周期為0.02s，g＝9.8m/s2，小數點后面保留兩位)
【解析】O→B的過程中ΔEp＝mgOB＝1×9.8×5.01×10－2J＝0.48J
vB＝(OC－OA)/2T＝(7.06－3.14S×10－2/2×0.02m/s＝0.98m/s
則ΔEk＝12mv＝12×1×(0.98)2J＝0.48J