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机械能守恒定律及应用教学设计

涉县第一中学

王殿斌

【学习目标】

1．掌握功、功率、能的概念，动能定理、机械能守恒定律的使用条件。

2．通过自主学习、合作探究，熟练掌握动能定理、机械能守恒定律的规律，并能解决实际问题。

3．积极思考，认真分析，勇于发言，培养科学的态度和正确的价值观。

一、知识梳理

1.做功的两个不可缺少的因素是___________和________________，计算功的一般公式为__________；当___________时力做正功，当______________时力做负功，当______________时力不做功。

2.功率是描述________________的物理量，其定义式是__________；瞬时功率表达式是__________，在发动机功率一定时，要增大F须______________。

3.动能的大小由________________决定，公式为_____________；动能定理的内容为____________________________________________________________；表达式为____________________________。注意动能的变化应为末动能减去初动能。

4.重力势能由_________________决定，公式为____________；弹性势能与________________________________________________有关，重力势能的改变与重力做功的关系可用公式_____________表示。

5.机械能守恒定律的内容为___________________________________________________________，公式为_______________________，其成立的条件是_________________________________。

6.由“功是能量转化的量度”知，任何力做的功都与能量改变有关，其关系为_____________________。

7.能量既不会____________，也不会___________，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量______________。

功能关系小结

力做功

合力的功

能的变化

定量的关系

1

重力的功[来网

弹簧弹力的功

只有重力、弹簧弹力做功

除重力和弹力之外的其他力做的功源

一对滑动摩擦力的总功

二、合作探究

( 一) 对功的公式W＝Flcosα的理解

【练***粗糙地面上，使同一物体由静止开始做匀加速直线运动，第一次是斜上的拉力，第二次是斜下的推力，两次力的作用线与水平方向的夹角相同，力的大小也相等，位移大小也相等

则（

）

A．力F对物体做的功相等，合力对物体做的总功也相等；

B．力F对物体做的功相等，合力对物体做的总功不相等；

C. 力F对物体做的功不相等，合力对物体做的总功相等；

D. 力F对物体做的功不相等，合力对物体做的总功也不相等。

( 二

)关于正功、负功的理解

【练习2】质量是2 kg的物体置于水平面上，在运动方向上受拉力F作用沿水平面做匀变速运动，物体运动的速度—时间图象如图所示，若物体受摩擦力为10 N，则下列说法正确的是(

) A．拉力做功150 J B．拉力做功100 J C．摩擦力做功250 J D．物体克服摩擦力做功250 J ( 三

)机车启动的两种方式

【练习3】质量为m的汽车由静止开始以加速度a做匀加速运动,经过时间t，汽车达到额定功率，则下列说法正确的是(

) A．at即为汽车额定功率下的速度最大值

B．at还不是汽车额定功率下速度最大值

2

C．汽车的额定功率是mat

D．题中所给条件求不出汽车的额定功率

【练习4】当前我国“高铁”事业发展迅猛。假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其vt图像如图所示，已知在0～t1时间内为过原点的倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动。下述判断正确的是(

) A．从0至t3时间内，列车一直匀加速直线运动

B．B．t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度

C．在t3时刻以后，机车的牵引力为零

D．该列车所受的恒定阻力大小为( 四

)重力做功及重力势能

【练习5】下列关于重力做功及重力势能的说法中，正确的是(

) A．两物体A、B，A的高度是B的2倍，那么A的重力势能也是B的2倍

B．如果考虑空气阻力，从某一高度下落一物体到达地面，物体重力势能的减少要比无阻力自由下落时重力势能减少得少

C．重力做功的多少，与参考平面的选取无关

D．相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题

( 五

)、弹性势能

【练习6】如所示，一个物体以速度v0冲向竖直墙壁，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中下列说法中正确的是(

) A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比

B．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等

C．弹力做正功，弹簧的弹性势能减小

D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加

结论：当弹簧弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其它形式的能；当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增大，其它形式的能转化为弹簧的弹性势能。这一点与重力做功跟重力势能变化的关系相似。

( 六

)、动能和动能定理

【练习7】如图5－2－3所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离。在此过程中(

) 2p

v3

3

A．外力F做的功等于A和B动能的增量

B．B对A的摩擦力所做的功，等于A的动能增量

C．A对B的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功

D．外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和

( 七

)、机械能守恒定律

【练习8】下列过程中，机械能守恒的是（

）

A、物体做自由落体运动；

B、用轻绳系一小球，给小球一初速度，使小球以另一端为圆心，在竖直面内做圆周运动，小球在做圆周运动的过程中；

C、自由下落的炸弹在空中爆炸；

D、物体以一定的初速度冲上光滑的斜面（以上均不计空气阻力）。

( 八

)功能关系

【练习9】一人用力把质量为m的物体由静止竖直向上匀加速提升h，速度增加为v，则对此过程，下列说法正确的是(

) A．人对物体所做的功等于物体机械能的增量

B．物体所受合外力所做的功为C．人对物体所做的功为mgh

D．人对物体所做的功为12mv

212mv

2【练习10】．如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点。已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：

(1)物块滑到O点时的速度大小。

(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)。

(3)若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？

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