2019-2020年高中物理《机械能守恒定律》教案24 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理机械能守恒定律教案24 新人教版必修2【例17】（xx年江苏）如图所示，半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内，两个轻质小圆环套在大圆环上.一根轻质长绳穿过两个小圆环，它的两端都系上质量为m的重物，忽略小圆环的大小.图7619（1）将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧=30的位置上（如图7619所示）.在两个小圆环间绳子的中点C处，挂上一个质量M=m的重物，使两个小圆环间的绳子水平，然后无初速释放重物M.设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略，求重物M下降的最大距离.（2）若不挂重物M，小圆环可以在大圆环上自由移动，且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略，问两个小圆环分别在哪些位置时，系统可处于平衡状态?分析：第（1）问通过对重物M进行受力分析可以知道，重物向下先做加速运动，后做减速运动，当重物速度为零时，下降的距离最大.重物M下降的最大距离可以由机械能守恒定律求得.第（2）问需要对小圆环进行受力分析，然后根据平衡条件进行分析、判断.解答：（1）重物向下先做加速运动，后做减速运动，当重物速度为零时，下降的距离最大.设下降的最大距离为h，由机械能守恒定律得Mgh=2mg（）解得h=R（另解h=0舍去）.（2）系统处于平衡状态时，两小环的可能位置为a.两小环同时位于大圆环的底端.b.两小环同时位于大圆环的顶端.c.两小环一个位于大圆环的顶端，另一个位于大圆环的底端.d.除上述三种情况外，根据对称性可知，系统如能平衡，则两小圆环的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称.设平衡时，两小圆环在大圆环竖直对称轴两侧角的位置上（如图7620所示）.图7620对于重物m，受绳子拉力T与重力mg作用，有T=mg对于小圆环，受到三个力的作用，水平绳子的拉力T、竖直绳子的拉力T、大圆环的支持力N.两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等、方向相反Tsin=Tsin得=，而+=90，所以=45.点拨：现在的高考试题有一部分具有开放性，本题就是典型的例子.需要我们在求解时综合各个方面的因素进行讨论.因此我们在平时就要养成全面分析、多进行讨论的好习惯，这样我们才能适应当今高考的发展方向，在将来的高考中取得好成绩.【例18】（xx年安徽春季）如图7621所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的.图A、B中的F为木块沿斜面所受的外力，方向如图中箭头所示.图A、B、D中的木块沿斜面向下运动，图C中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是图7621解析：机械能守恒的条件是只有重力和弹力做功.在A、B图中木块受四个力作用，即重力、支持力和推力F，而推力F对物体又做功，故机械能不守恒；D图中因有摩擦力做功，故也不符合机械能守恒的条件.因此，本题只有C图符合机械能守恒条件.点拨：判断机械能是否守恒，我们可以画出物体的受力图，再研究各力的做功情况，这样既能把抽象思维转化为形象思维，降低问题的难度，又能提高判断的准确性.【例19】（xx年广东）如图7622所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角=30，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连接，A的质量为4m，B的质量为m.开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升，物块A与斜面间无摩擦.设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了，求物块B上升的最大高度H.图7622分析：这是一道多过程习题，由于不考虑物块A与斜面间的摩擦力，斜面对物体A的支持力又不做功，系统的机械能守恒，可运用机械能守恒定律，采用整体与隔离相结合的办法求解.解答：设物体A沿斜面下滑距离s时的速度为v，对系统用机械能守恒定律得4mgssin30mgs=（4m+m）v20在细线断的瞬间，物块B竖直上升的速度就是v，此后B做竖直上抛运动.设继续上升的高度为h，由机械能守恒定律得：mgh=mv20联立以上两式可解得物体B上升的最大高度为：H=h+s=1.04s.点拨：（1）很多学生在求解此题时，往往对全程一次性运用机械能守恒定律，所列方程为4mgssin30mgH=0.造成错误的原因是：没有弄清细线断了之后，物体A沿斜面继续加速下滑，物块B改做竖直上抛运动，当升到最高点速度为零时，物体A仍有速度，所列方程机械能不守恒.（2）运用机械能守恒定律解题，不但要恰当选择研究对象，而且要恰当选择物理过程，既要看到整体，又要看到局部，做到统筹兼顾.