第五章 本章学科素养提升.pptx

第五章　机械能自主阅读素材5本章学科素养提升1绳索、链条类机械能守恒问题的处理技巧绳索、链条在考查过程中常发生形变，其重心位置对物体来说并不是固定不变的，能否正确确定重心的位置，是解决绳索、链条类问题的关键，一般情况下常分段考虑各部分的重力势能，并用各部分重力势能之和作为系统总的重力势能，至于参考平面，可任意选取，但以系统初、末状态重力势能便于表示为宜.例1　如图1所示，有一条长为L的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后滑动，求链条刚好从右侧全部滑出斜面时的速度是多大？图1思维导引解析答案【思维导引】　研究对象：链条.隐含条件：释放后的链条，竖直方向的一半向下运动，放在斜面上的一半沿斜面向上运动，由于竖直部分越来越多，所以链条做的是变加速运动，不能用匀变速直线运动的公式去解.思路分析：因为斜面光滑，所以机械能守恒，链条得到的动能应是由重力势能转化来的，重力势能的变化可以用重心的位置确定，要注意释放时的重力势能可分左右两段考虑，然后再求和.解析　设斜面的最高点为零势能点，链条的总质量为m，开始时左半部分的重力势能为由机械能守恒定律得E1＝E2物理学科规范表达能力的培养2规范表达不仅仅是要书写工整和美观的问题，更侧重的是学科思维和学科潜能的问题.物理学科对规范的要求主要包括以下几个方面：(1)思维规范：主要是指从审题到挖掘题目隐含条件；从读题到信息提取和提炼，再到建立物理模型的过程.思维规范最能反映一个学生的学科素养和学科能力.(2)表达规范：实际上表达的内容正是思维流程的呈现，语言表达要准确应用物理学科语言.(3)书写规范：一组美观的文字，给人赏心悦目的感觉，特别是在繁重的阅卷任务前，给老师以惊喜.例2　如图2所示，质量m＝3 kg的小物块以初速度v0＝4 m/s水平向右抛出，恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道.圆弧轨道的半径为R＝3.75 m，B点是圆弧轨道的最低点，圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接，A与圆心O的连线与竖直方向成37°角.MN是一段粗糙的水平轨道，小物块与MN间的动摩擦因数μ＝0.1，轨道其他部分光滑.最右侧是一个半径为r＝0.4 m的半圆弧轨道，C点是半圆弧轨道的最高点，半圆弧轨道与水平轨道BD在D点平滑连接.已知重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.(1)求小物块经过B点时对轨道的压力大小；图2答案　62 N　 思维规范表达规范答案【思维规范】　1.过程划分：追踪运动过程划分不同阶段，根据不同阶段满足的物理规律进行剖析和求解.本题可分为四个不同的运动过程：平抛运动、圆周运动、水平面上的运动和竖直面内的圆周运动.满足的物理规律分别为：运动分解、机械能守恒、动能定理和牛顿第二定律.2.条件挖掘：(1)“从A点沿着圆弧的切线方向”可通过运动的分解求A点速度.(2)“恰好能通过C点”可知在C点的速度.【表达规范】解析　根据平抛运动的规律有v0＝vAcos 37°解得小物块经过A点时的速度大小vA＝5 m/s小物块从A点运动到B点，根据机械能守恒定律有解得FN＝62 N，根据牛顿第三定律，小物块通过B点时对轨道的压力大小是62 N.(2)若MN的长度为L＝6 m，求小物块通过C点时对轨道的压力大小；答案　60 N　解析　小物块由B点运动到C点，根据动能定理有解得FN′＝60 N，根据牛顿第三定律，小物块通过C点时对轨道的压力大小是60 N.解析答案(3)若小物块恰好能通过C点，求MN的长度L′.答案　10 m解得vC′＝2 m/s小物块从B点运动到C点的过程中，根据动能定理有解得L′＝10 m.解析答案本课结束答案　Ep1＝－g·sin θ＝－mgLsin θ，当链条刚好全部滑出斜面时，重力势能Ep＝－mg，动能Ek＝mv2，机械能E2＝Ep＋Ek＝－＋mv2开始时的机械能E1＝Ep1＋Ep2＝－(1＋sin θ)右半部分的重力势能为Ep2＝－g·＝－mgL，所以－(1＋sin θ)＝－＋mv2，解得v＝mvA2＋mg(R－Rcos 37°)＝mv小物块经过B点时，根据牛顿第二定律有FN－mg＝－μmgL－2mgr＝mv－mv在C点，根据牛顿第二定律有FN′＋mg＝解析　小物块刚好能通过C点时，根据mg＝－μmgL′－2mgr＝mvC′2－mv