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1、专题机机械能守守恒定律律复习课课连城一中中 林裕裕光一、教学学目标1在物物理知识识方面要要求(1)掌掌握机械械能守恒恒定律的的条件；(2)理理解机械械能守恒恒定律的的物理含含义2明确确运用机机械能守守恒定律律处理问问题的优优点，注注意训练练学生运运用本定定律解决决问题的的思路，以以培养学学生正确确分析物物理问题题的习惯惯3渗透透物理学学方法的的教育，强强调用能能量的转转化与守守恒观点点分析处处理问题题的重要要性二、重点点、难点点分析1机械械能守恒恒定律是是力学知知识中的的一条重重要规律律是一一个重点点知识特别是是定律的的适用条条件、物物理意义义以及具具体应用用都作为为较高要要求2机械械能守恒恒
2、定律的的适用条条件的理理解以及及应用，对对多数学学生来说说，虽经经过一个个阶段的的学习，仍仍常常是是把握不不够，出出现各式式各样的的错误这也说说明此项项正是教教学难点点所在三、教具具投影片若若干，投投影幻灯灯，彩笔笔，细绳绳，小球球，带有有两个小小球的细细杆，定定滑轮，物物块m、M，细绳绳四、教学学过程设设计(一)复复习引入入新课1提出出问题(投影片片)(1)机机械能守守恒定律律的内容容(2)机机械能守守恒定律律的条件件2根据据学生的的回答，进进行评价价和归纳纳总结，说说明(11)机械械能守恒恒定律的的物理含含义(2)运运用机械械能守恒恒定律分分析解决决物理问问题的基基本思路路与方法法(二)教
3、教学过程程设计1实例例及其分分析问题1 投影影片和实实验演示示如图图1所示一根长长L的细绳绳，固定定在O点，绳绳另一端端系一条条质量为为m的小球球起初初将小球球拉至水水平于AA点求求小球从从A点由静静止释放放后到达达最低点点C时的速速度分析及解解答：小小球从AA点到C点过程程中，不不计空气气阻力，只只受重力力和绳的的拉力由于绳绳的拉力力始终与与运动方方向垂直直，对小小球不做做功可可见只有有重力对对小球做做功，因因此满足足机械能能守恒定定律的条条件选选取小球球在最低低点C时重力力势能为为零根根据机械械能守恒恒定律，可可列出方方程：教师展出出投影片片后，适适当讲述述，然后后提出问问题问题2 出示示
4、投影片片和演示示实验在上例例中，将将小球自自水平稍稍向下移移，使细细绳与水水平方向向成角，如如图2所示求小球球从A点由静静止释放放后到达达最低点点C的速度度分析及解解答：仍仍照问题题1，可得得结果问题3 出示投投影片和和演示实实验现现将问题题1中的小小球自水水平稍向向上移，使使细绳与与水平方方向成角如如图3所示求小球球从A点由静静止释放放后到达达最低点点C的速度度分析及解解答：仿仿照问题题1和问题题2的分析析小球由AA点沿圆圆弧ACC运动到到C点的过过程中，只只有重力力做功，满满足机械械能守恒恒取小小球在最最低点CC时的重重力势能能为零根据机械械能守恒恒定律，可可列出方方程：2提出出问题比较问
5、题题1、问题题2与问题题3的分析析过程和和结果可能会会出现什什么问题题引导导学生对对问题33的物理理过程作作细节性性分析起初，小小球在AA点，绳绳未拉紧紧，只受受重力作作用做自自由落体体运动，到到达B点，绳绳被拉紧紧，改做做进一步分分析：小小球做自自由落体体运动和和做圆周周运动这这两个过过程，都都只有重重力做功功，机械械能守恒恒，而不不是整个个运动过过程机械械能都守守恒，因因此原分分析解答答不合理理引导学生生进一步步分析：小球的的运动过过程可分分为三个个阶段(1)小小球从AA点的自自由下落落至刚到到B点的过过程；(2)在在到达BB点时绳绳被拉紧紧，这是是一个瞬瞬时的改改变运动动形式的的过程；(
6、3)在在B点状态态变化后后，开始始做圆周周运动到到达C点通过进一一步讨论论，相互互启迪，使使学生从从直觉思思维和理理论思维维的结合合上认识识到这一一点前前后两个个过程机机械能分分别是守守恒的，而而中间的的瞬时变变化过程程中由于于绳被拉拉紧，vvB在沿绳绳方向的的分速度度改变为为零，即即绳的拉拉力对小小球做负负功，有有机械能能转化为为内能，机机械能并并不守恒恒因此此，对小小球运动动的全过过程不能能运用机机械能守守恒定律律正确解答答过程如如下：(指定一一个学生生在黑板板上做，其其余学生生在座位位上做，最最后师生生共同讨讨论裁定定)小球的运运动有三三个过程程(见图4)：(1)从从A到B，小球球只受重
7、重力作用用，做自自由落体体运动，机机械能守守恒到到达B点时，悬悬线转过过2角，小小球下落落高度为为2Lssin，取B点重力力势能为为零根根据机械械能守恒恒定律(2)小小球到达达B点，绳绳突然被被拉紧，在在这瞬间间由于绳绳的拉力力作用，小小球沿绳绳方向的的分速度度vB减为为零，垂垂直绳的的分速度度vB不变变，即(3)小小球由BB到C受绳的的拉力和和重力作作用，做做初速度度为vB的圆圆周运动动，只有有重力做做功，机机械能守守恒，有有：联立、式可解解得vC教师对问问题1、2、3的分析析及解答答过程，引引导学生生归纳总总结进进一步提提出问题题问题题4 出示投投影片和和演示实实验如图5所所示，在在一根长
8、长为L的轻杆杆上的BB点和末末端C各固定定一个质质量为mm的小球球，杆可可以在竖竖直面上上绕定点点A转动，现现将杆拉拉到水平平位置与摩擦均均不计)解法(一一)：取在在C点的小小球为研研究对象象在杆杆转动过过程中，只只有重力力对它做做功，故故机械能能守恒有：解法(二二)：取在在B点的小小球为研研究对象象，在杆杆转动过过程中，只只有重力力对它做做功，故故机械能能守恒：由于固定定在杆上上B、C点的小小球做圆圆周运动动具有相相同的角角速度，则则vBvC=rBrC=23，现比较解解法(一)与解法法(二)可知，两两法的结结果并不不相同提出问题题：两个结果果不同，问问题出现现在何处处呢？学生讨论论，提出出症
9、结所所在教教师归纳纳总结，运运用机械械能守恒恒定律，应应注意研研究对象象(系统)的选取取和定律律守恒的的的条件件在本本例题中中出现的的问题是是，整个个系统机机械能守守恒，但但是，系系统的某某一部分分(或研究究对象)的机械械能并不不守恒因而出出现了错错误的结结果师生共同同归纳，总总结解决决问题的的具体办办法由于两小小球、轻轻杆和地地球组成成的系统统在运动动过程中中，势能能和动能能相互转转化，且且只有系系统内两两小球的的重力做做功，故故系统机机械能守守恒选选杆在水水平位置置时为零零势能点点则有有 E11=0而 E11=E2，教师引导导学生归归纳总结结以上解解法的合合理性，并并进一步步提出问问题，对
10、对机械能能守恒定定律的理理解还可可有以下下表述：物体系系在任意意态的总总机械能能等于其其初态的的总机械械能物体系系势能的的减小(或增加加)等于其其动能的的增加(或减小小)物体系系中一部部分物体体机械能能的减小小等于另另一部分分物体机机械能的的增加请同学分分成三组组，每组组各用一一种表述述，重解解本例题题共同同分析比比较其异异同，这这样会更更有助于于对机械械能守恒恒定律的的深化为此，给给出下例例，并结结合牛顿顿第二律律的运用用，会对对整个物物理过程程的认识识更加深深刻已知，小小物体自自光滑球球面顶点点从静止止开始下下滑求求小物体体开始脱脱离球面面时=？如图图6所示先仔细研研究过程程从运运动学方方
11、面，物物体先做做圆周运运动，脱脱离球面面后做抛抛体运动动在动动力学方方面，物物体在球球面上时时受重力力mg和支支承力NN，根据据牛顿第第二定律律物体下滑滑过程中中其速度度v和均随之之增加，故故N逐步减减小直到到开始脱脱离球面面时N减到零零两个个物体即即将离开开而尚未未完全离离开的条条件是NN=0解：视小小物体与与地球组组成一系系统过过程自小小物体离离开顶点点至即将将脱离球球面为止止球面面弹性支支承力NN为外力力，与物物体运动动方向垂垂直不做做功；内内力仅有有重力并并做功，故故系统机机械能守守恒以以下可按按两种方方式考虑虑(1)以以球面顶顶点为势势能零点点，系统统初机械械能为零零，末机机械能为为
12、机械能守守恒要求求两种考虑虑得同样样结果注(1)本本题是易易于用机机械能守守恒定律律求解的的典型题题，又涉涉及两物物体从紧紧密接触触到彼此此脱离的的动力学学条件，故故作详细细分析(2)解解题前将将过程分分析清楚楚很重要要，如本本题指出出，物体体沿球面面运动时时，N减小变变为零而而脱离球球面若若过程分分析不清清将会导导致错误误为加深对对机械能能守恒定定律的理理解，还还可补充充下例投影片片一根细绳绳不可伸伸长，通通过定滑滑轮，两两端系有有质量为为M和m的小球球，且MMm，开始始时用手手握住MM，使系系统处于于图7所示状状态求求：当MM由静止止释放下下落h高时的的速度(h远小小于半绳绳长，绳绳与滑轮
13、轮质量及及各种摩摩擦均不不计)解：两小小球和地地球等组组成的系系统在运运动过程程中只有有重力做做功，机机械能守守恒有有：提问：如如果M下降h刚好触触地，那那么m上升的的总高度度是多少少？组织织学生限限用机械械能守恒恒定律解解答解法一：M触地，mm做竖直直上抛运运动，机机械能守守恒有有：解法二：M触地，系系统机械械能守恒恒，则MM机械能能的减小小等于mm机械能能的增加加即有有：教师针对对两例小小结：对对一个问问题，从从不同的的角度运运用机械械能守恒恒定律体现了了思维的的多向性性我们们在解题题时，应应该像解解本题这这样先进进行发散散思维，寻寻求问题题的多种种解法，再再进行集集中思维维，筛选选出最佳
14、佳解题方方案2归纳纳总结引导学生生，结合合前述实实例分析析、归纳纳总结出出运用机机械能守守恒定律律解决问问题的基基本思路路与方法法(1)确确定研究究对象(由哪些些物体组组成的物物体系)；(2)对对研究对对象进行行受力分分析和运运动过程程分析(3)分分析各个个阶段诸诸力做功功情况，满满足机械械能守恒恒定律的的成立条条件，才才能依据据机械能能守恒定定律列出出方程；(4)几几个物体体组成的的物体系系机械能能守恒时时，其中中每个物物体的机机械能不不一定守守恒，因因为它们们之间有有相互作作用，在在运用机机械能守守恒定律律解题时时，一定定要从整整体考虑虑(5)要要重视对对物体运运动过程程的分析析，明确确运
15、动过过程中有有无机械械能和其其他形式式能量的的转换，对对有能量量形式转转换的部部分不能能应用机机械能守守恒定律律为进一步步讨论机机械能守守恒定律律的应用用，请师师生共同同分析讨讨论如下下问题(见投影影片)如图8所所示，质质量为mm和M的物块块A和B用不可可伸长的的轻绳连连接，AA放在倾倾角为的固定定斜面上上，而BB能沿杆杆在竖直直方向上上滑动，杆杆和滑轮轮中心间间的距离离为L，求当当B由静止止开始下下落h时的速速度多大大？(轮、绳绳质量及及各种摩摩擦均不不计)(指定两两个学生生在黑板板上做题题，其余余学生在在座位上上做，最最后师生生共同审审定)分析及解解答如下下：设B下降降h时速度度为v1，此
16、时时A上升的的速度为为v2，沿斜斜面上升升距离为为s选A、BB和地球球组成的的系统为为研究对对象，由由于系统统在运动动过程中中只有重重力做功功，系统统机械能能守恒，其其重力势势能的减减小，等等于其动动能的增增加，即即有：由于B下下落，使使杆与滑滑轮之间间的一段段绳子既既沿其自自身方向向运动，又又绕滑轮轮转动，故故v1可分解解为图99所示的的两个分分速度由图99知：由几何关关系知：综合上述述几式，联联立可解解得v1教师归纳纳总结五、教学学说明1精选选例题作为机械械能守恒恒定律的的应用复复习课，应应在原有有基础上上，进一一步提高高分析问问题和解解决问题题的能力力为此此，精选选一些具具有启发发性和探
17、探讨性的的问题作作为实例例是十分分必要的的例如，两两道错例例，是课课本例题题的引伸伸和拓展展，基本本上满足足了上述述要求，这这对于深深化学生生对机械械能守恒恒和机械械能守恒恒定律的的理解，防防止学生生可能发发生的错错误，大大有裨益益这种种对问题题的改造造过程，也也就是从从再现思思维到创创造思维维的飞跃跃过程它在深深化对知知识的理理解和发发展思维维能力方方面比做做一道题题本身要要深刻得得多2教学学方法注重引导导、指导导、评价价、发展展有效结结合(1)教教师提供供材料，引引导学生生从中发发现问题题例如如，在错错误例题题中发现现两种结结果不同同(2)针针对不同同结果，教教师启发发学生找找出问题题的症结结，指导导学生共共同探求求解决方方案(3)在在分析解解答过程程中，学学生运用用不同角角度处理理同一问问题，教教师及时时作出评评价在在实际教教学中，对对教学过过程的每每一个环环节，教教师都要要对学生生学习进进行评价价这一一方面是是实事求求是地肯肯定他们们的成绩绩，让他他们享受受成功的的喜悦，激激发他们们的学习习兴趣；另一方方面也是是从思维维方法上上帮助他他们总结结成功的的经验，提提高认识识，促进进他们更更有效地地学习(4)在在教学的的每个环环节中，教教师通过过运用各各种方法法和手段段，来培培养和发发展学生生的各种种能力，这这在每个个环节中中，都有有所体现现