8.4機械能守恒定律—人教版(2019)高中物理必修第二冊學(xué)案

1、高一必修二物理與學(xué)案課題：機械能守恒定律一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道機械能的概念。2、理解機械能守恒定律的內(nèi)容和守恒條件。3、能用機械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題。4、能正確分析物體系統(tǒng)內(nèi)所具有的機械能，判斷研究對象在所經(jīng)歷的過程中機械能,是否守恒。二、自主閱讀反饋(1)追尋守恒量：伽利略的斜面實驗中，如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將準(zhǔn)確地終止于它開始運動時的 ,這說明某種“東西”在小球運動的過程中是 的。(2)重力勢能可以與 相互轉(zhuǎn)化。(3)彈性勢能可以與 相互轉(zhuǎn)化。(4)機械能：重力勢能、 勢能與動能都是機械運動中的能量形式，統(tǒng)稱為 。機械能可以從一種形式 成另一種形式。(5)

2、機械能守恒內(nèi)容在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以 ,而總的機械能 。(6)機械能守恒條件：物體系統(tǒng)內(nèi)只有 或 做功。思考：由上面的實例可以看出，動能和勢能是可以互相轉(zhuǎn)化的，這種轉(zhuǎn)化必須借助的因素是什么？三、問題思考1.推導(dǎo)：如圖所示，物體沿光滑曲面下滑， 開始時物體處于位置 A,經(jīng)過一段時間后物體運動到 B位置,研究物體由A到B的過程中能量的變化情況。斡由于物體由A到B的過程中，只有 重力 做功,物體的動能發(fā)生變化，由呂 于物體的高度降低，重力做正功，物體的動能將增加，由動能定理得T二:.W ；mv2另一方面，由于 重力 做功,會引起重力勢能的變化，重力做正功，重力勢能 減小 ，

3、從重力做功與重力勢能的關(guān)系知道W= Epi-Ep2=- A Ep由上面的兩式相等可得：分析等式兩邊的意義能得到的結(jié)論： 或。同樣可以證明：在只有彈力做功的物體系內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機械能也保持不 變。思考：如圖所示，過山車在高處關(guān)閉發(fā)動機飛奔而下，忽略一切阻力。討論：(1)過山車受什么力？各做什么功？(2)過山車動能和勢能怎么變化 ？過山車下滑過程的機械能守恒嗎？h,初始速度為vo,忽略空氣阻力，思考：如圖,運動員拋鉛球，鉛球質(zhì)量為 m,拋出點所在位置的高度為 重力加速度為go討論:(1)鉛球在空中運動過程中，能量如何轉(zhuǎn)化？(科學(xué)思維)(2)鉛球運動過程中機械能守恒嗎？落地點的

4、動能為多少？四、知識精講：1、對三種表達式的理解(1)E k1 + Epi = Ek2 + Ep2 ,這里應(yīng)注意等式不是指某兩個特別的狀態(tài)，而是過程中的每一狀態(tài)機械 能的總量都是守恒的，但我們解題時往往選擇與題目所述條件或所求結(jié)果相關(guān)的狀態(tài)建立方程式。另外表達式中 Ep是相對的，建立方程時必須選擇合適的參考平面，且每一狀態(tài)的Ep都應(yīng)是對同一參考平面而言的。(2) Ak=- AEp,系統(tǒng)動能的增加量等于系統(tǒng)重力勢能的減少量，可以不選擇參考平面。(3) AA = - AEb,將系統(tǒng)分為A、B兩部分，A部分機械能的增加量等于另一部分B的機械能的減少量，可以不選擇參考平面。2、機械能守恒定律和動能定理

5、的比較機械能守恒定律動能定理表式品=&AE 產(chǎn) 一% _ RE豆物理 意義重力或彈力做功的過程 動能與勢能轉(zhuǎn)化的過程合外力財物體做的功是動能 變化的量度用圍 應(yīng)范只有重力或彈力做功無條件限制注度 關(guān)角守恒的條件和初末狀態(tài)機 械能的形式及大小動能的變化及合外力做功情 況典例1、下列情況中，說法正確的是（C ）A.物體做勻速運動時，機械能一定守恒B.物體所受合外力做功為零時，機械能一定守恒C.物體所受合外力做功不為零時，機械能可能守恒D.物體做曲線運動時，機械能一定不守恒2、.如圖所示，下列說法正確的是（所有情況均不計摩擦、空氣阻力以及滑輪質(zhì)量A.甲圖中，火箭升空的過程中，若勻速升空則機械能守恒，

6、若加速升空則機械能不守恒B.乙圖中 物塊在外力F的作用下勻速上滑，物塊的機械能守恒C.丙圖中物塊A以一定的初速度將彈簧壓縮的過程中，物塊A的機械能守恒D.丁圖中，物塊A加速下落、物塊 B加速上升的過程中,A、B系統(tǒng)機械能守恒然后放手，s距離后,3、A的質(zhì)量m1=4m,B的質(zhì)量m2=m,斜面固定在水平地面上。開始時將B按在地面上不動讓A沿斜面由靜止下滑而 B上升。斜面足夠長,A與斜面無摩擦，如圖，設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑細繩突然斷了，求B上升的最大高度 H。（不計空氣阻力、繩與滑輪摩擦）1.2s五、課堂檢測：1.下列描述的物理過程中，研究對象機械能守恒的是（C ）A.拉著物體沿斜面加速上滑的過程B.跳傘

7、運動員張開傘后，在空中勻速下降的過程C.運動員投出的鉛球在空中飛行的過程（空氣阻力不計）D.汽車勻速通過一座拱形橋的過程2 .如圖所示，兩個內(nèi)壁光滑，半徑不同的半球形碗放在不同高度的水平面上，使兩碗口處于同一水平面，現(xiàn)將兩個完全相同的小球a、b分別從兩個碗左邊的邊緣處靜止釋放，在釋放后的運動過程中，關(guān)于兩球的機械能判斷正確的是（A ）A.球a的機械能始終等于球 b的機械能B.球a的機械能始終大于球 b的機械能C.球a的機械能始終小于球 b的機械能D.兩球機械能的大小關(guān)系無法比較3 .兩個質(zhì)量分別為 m和2m的小球，分別從高度為2h和h處自由下落，忽略空氣阻力，則它們落地時的動能之比為（A ）A

8、.1 ： 1B.1 ： 2C.2 ： 1D.4 ： 14 .豎直放置的輕彈簧下端固定在地面上，上端與輕質(zhì)平板相連，平板與地面間的距離為H,如圖所示?，F(xiàn)將一質(zhì)量為 m的物塊輕輕放在平板中心，讓它從靜止開始往 下運動，直至物塊速度為零，此時平板與地面的距離為H2,則此時彈簧的彈性勢能日為（C ）A.mg HiB.mgH2C.mg(Hi-H2)D.mg(Hi+H2)5 .如圖甲所示，鏈球是田徑運動中投擲項目之一 ，它由鐵或銅制成的球體、 鏈條和把手組成，鏈球的投擲過程為：運動員在直徑2.135米的圓圈內(nèi)，雙手握住鏈球的把手，如圖乙所示，然后經(jīng)過預(yù)擺和34 圈連續(xù)加速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)球加速到最大速度以后再脫手

9、而出，如圖丙所示。若忽略各處摩擦力，關(guān)于投擲過程下列說法正確的是(B )甲乙丙A.若球體在水平面上做圓周運動，則一定是變速圓周運動B.若球體在水平面上做圓周運動，則鏈條一定不會在水平線上C.運動員松開把手時，鏈球沿徑向飛出D.鏈球從預(yù)擺到飛出過程機械能守恒6.如圖，在地面上以速度 V0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落在比地面低h的海平面上，若以地面為零勢能參考面，且不計空氣阻力，則 (C )A.物體在海平面的重力勢能為 mgh B. 重力對物體做的功為-mgh12、1 NC.物體在海平面上的動能為 :m燈+mgh D.物體在海平面上的機械能為 :mL +mgh7、如圖所示，光滑圓管形軌道 AB部分平直，BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R=5 m的半圓，圓管截面半徑r? R。有一質(zhì)量為m=1kg、半徑比r略小的光滑小球以水平初速度V0=15 m/s射入圓管，問:(g取 10 m/s 2)(1)小球從C