高一物理機械能守恒定律導(dǎo)學(xué)案

1、高一年級物理學(xué)科“問題導(dǎo)學(xué)案”【課題】：機械能守恒定律 【課型】問題生成解決拓展課高一年級全體物理老師【學(xué)習(xí)目標】正確理解機械能及機械能守恒定律的內(nèi)容。能判斷物體的機械能是否守恒。掌握利用機械能守恒定律解題的基本方法【重點】1. 機械能。2. 機械能守恒定律以及它的含義和適用條件?！倦y點】機械能守恒定律以及它的含義和適用條件?！咀灾鲗?dǎo)學(xué)】一、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化1、機械能定義：_能、_勢能、_勢能的統(tǒng)稱。2、機械能是 _ 量、_ 量。 例如： 例如：說明 ：同一狀態(tài)的動能和勢能之和為該狀態(tài)的機械能，即EEKEP不同時刻或狀態(tài)的動能與勢能之和不表示機械能。3、機械能的不同形式之間可以相互 _。

2、二、機械能守恒定律：1、推導(dǎo)（情景）如圖，一個質(zhì)量為的物體做平拋運動，經(jīng)過高度為的A點時速度為，經(jīng)過高度為2的B點時速度為2，寫出物體在位置A、B時的機械能的表達式并找出這二個機械能之間的關(guān)系.分析：2、定律內(nèi)容：3、表達式為：（1）_ + _ _ + _ 表示物體在初始狀態(tài)的機械能和在末狀態(tài)的機械能相等.（2）_ _ 表示物體動能的增加等于勢能的減少或者物體勢能的增加等于動能的減少.4、機械能守恒的條件只有_ 力對物體_。說明：只有重力做功與物體只受重力不同。所謂只有重力做功，包括兩種情況： a物體只受重力，不受其他的力； b物體除重力外還受其他的力，但其他力不做功。 只有_力做功條件下，彈

3、簧和物體組成的系統(tǒng)的機械能守恒綜上所述，機械能守恒的條件是： 。5、附加說明：若除了重力和彈簧彈力以外的其它力對物體做正功，物體的機械能_ ；做負功，物體的機械能_ 。 6、應(yīng)用機械能守恒定律處理問題的解題步驟： 【例題解析】例1不考慮彈性勢能時下列運動中機械能一定守恒的是( )A、自由落體運動 B、豎直方向上做勻變速運動C、在豎直方向上做勻速直線運動 D、在水平面上作勻加速直線運動例2如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端與墻相聯(lián)，質(zhì)量為2kg的滑塊以5m/s的速度沿光滑平面運動并壓縮彈簧，求：（1）彈簧在被壓縮過程中最大彈性勢能，（2）當木塊的速度減為2 m/s時，彈簧具有的彈性勢能。例3 如圖所示，質(zhì)

4、量都是m的物體A和B，通過輕繩子跨過滑輪相連。斜面光滑，不計繩子和滑輪之間的摩擦。開始時A物體離地的高度為h，B物體位于斜面的底端，用手托住A物體，A、B兩物均靜止。撤去手后，求：（1）A物體將要落地時的速度多大？（2）A物落地后，B物由于慣性將繼續(xù)沿斜面上升，則B物在斜面上的最遠點離地的高度多大？【夯實基礎(chǔ)】1、在下列實例中運動的物體，不計空氣阻力，機械能不守恒的是：（ ）A、起重機吊起物體勻速上升；B、物體做平拋運動；C、圓錐擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動；D、一個輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一重物，重物在豎直方向上做上下振動（以物體和彈簧為研究對象）。Hh2、如圖所示，桌面高度為h，質(zhì)量為m的

5、小球從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢能為零，小球落到地面前的瞬間的機械能應(yīng)為：（ ）A、mgh； B、mgH； C、mg(H+h)； D、mg(H-h)。3、一個人站在陽臺上，以相同的速度V0分別把三個小球豎直上拋，豎直下拋，水平拋出，不計空氣阻力，關(guān)于三球落地的速率下列說法中正確的是（ ）A 上拋球最大 B下拋球最大 C 平拋球最大 D 三個球一樣大4、如圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在彈簧壓縮到最短的整個過程中，下列關(guān)于能量的敘述中正確的應(yīng)是（ ）A.重力勢能和動能之和總保持不變。B.重力勢能和彈性勢能之和總保持不變。C.動能和彈性勢能之和保持不變。D

6、.重力勢能、彈性勢能和動能之和總保持不變?！局芴嵘?、在下列情況中，物體的機械能守恒的是(不計空氣阻力) ( )A、推出的鉛球在空中運動的過程中 B、沿著光滑斜面勻加速下滑的物體C、被起重機勻速吊起的物體 D、物體做平拋運動2、某同學(xué)身高8m,在運動會上他參加跳高比賽，起跳后身體橫著越過了8m高的橫桿，據(jù)此可估算出他起跳高時豎直向上的速度大約為（ ）A 2m/S B 4m/S C 6m/S D 8m/S3、以10m/s的速度將質(zhì)量為M的物體從地面豎直上拋，若忽略空氣阻力，（g=10m/s2）求： 物體上升的最大高度？ 上升過程中何處重力勢能和動能相等？4、質(zhì)量為1的物體在地面上高20m的地

7、方在一拉力的作用下以7m/s2的加速度豎直下落5m的過程中，物體的機械能改變量是(g=10m/s2）（ ）A 5J B 10J C 15J D 20J【出類拔萃】1、如圖所示，一輕繩跨過定滑輪懸掛質(zhì)量為mA、mB的A、B兩物塊，滑輪的質(zhì)量以及所有摩擦不計，已知mB>mA初始時兩物塊均靜止，在兩物塊運動過程中，下列說法中正確的是( )A、B減少的重力勢能等于A增加的重力勢能B、B的機械能守恒C、系統(tǒng)的機械能守恒，但兩物體各自的機械能都在變化D、B機械能的減少等于A機械能的增加2、如圖所示，光滑半球的半徑R0.8m，一小球從其頂端由靜止開始滑下，球到達地面時的速率是多少(g取10ms2) 3

8、、a、b為緊靠著的且兩邊固定的兩張相同的薄紙，如圖所示。一個質(zhì)量為m的小球從距紙面高度為H處自由下落，恰好能穿破兩張紙(即穿過后速度為零)?，F(xiàn)將a紙的位置升高，b紙的位置不變，要使小球仍能穿破兩張紙，則a紙上移的最大高度是多大？4、如圖所示，質(zhì)量為m的小球A和質(zhì)量為3m的小球B用細桿連接在一起，豎直地靠在光滑墻上，A球離地面高度為h，墻壁轉(zhuǎn)角呈弧形，釋放后它們一起沿光滑水平面滑行，求滑行的速度。5、物體以60J的初動能，從A點出發(fā)作豎直上拋運動，在它上升到某高度時，動能損失了30J，而機械能損失了10J，則該物體落回到A點時的動能為(空氣阻力恒定) ( )A、50J B、40J C、30J D

9、、20J參考答案：6、確定研究對象（可以單個物體，也可以是相互作用的幾個物體的整體）和研究_；考察_的條件是否滿足（這一步驟比較容易出錯，也是考試的重點，應(yīng)緊扣只有重力、彈力做功，只存在重力勢能、彈性勢能和動能的轉(zhuǎn)化來判斷）；對物體的運動狀態(tài)分析，確定物體的初末動能；選擇零勢能點或面，確定初末狀態(tài)的勢能值。（注意物體的速度應(yīng)為對地速度）；應(yīng)用機械能守恒定律列出方程m2v22/2+mgh2=m1v12/2+mgh1并解方程；寫好答案，必要時作討論。例1解析 不考慮彈性勢能時機械能守恒的條件是：“只有重力做功，只存在重力勢能和動能的轉(zhuǎn)化”。自由落體運動滿足此條件，故機械能守恒；在豎直方向上做勻變速

10、運動時，并不一定只受重力作用，可能有重力以外的力作用并做功，所以機械能不一定守恒；在豎直方向做勻速直線運動時，物體的動能不變，可重力勢能在變化，所以機械能不守恒；在水平面上做勻加速直線運動時，物體的重力勢能不變，可動能在增加，所以機械能不守恒，本題的正確選項是A。拓展 判斷物體的機械能是否一定守恒，要緊扣判斷依據(jù)。其思考過程具有發(fā)散性思維的特征，要求有一定的力和運動的感性知識作為經(jīng)驗，學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注意前后知識的聯(lián)系，不能把機械能守恒定律孤立起來。其次一種比較簡捷的判斷方法是看機械能的數(shù)量有無變化，若有變化則機械能肯定不守恒了。例2解析 （1）滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)只有彈力做功，機械能守恒，當彈簧

11、壓縮到最短時，彈性勢能最大，滑塊的動能最小，此時滑塊的動能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能，所以Epmaxmv02/225J；（2）根據(jù)機械能守恒mv02/2mv12/2+Ep，解得Ep21J拓展 如果不用機械能守恒來處理，則需要求出彈簧的彈力對物體做的功，由于彈力為變力做功W=kx2/2，本題沒有告知k，往往會陷入無法求解的局面。例3解析 （1）開始時A、B兩物同時運動，并且速率相等，由于兩物構(gòu)成的整體（系統(tǒng)）只有重力做功，故整體的機械能守恒，從能量轉(zhuǎn)化及分配來看，A物體減少的重力勢能，一部分用來增加B物體的重力勢能，另一部分用來增加整體的動能。對應(yīng)整體列出機械能守恒方程，就可以求出A物體將要落地時的速度。mgh-mghsin=(m+m)v2/2（1）整理得v=gh(1-sin)1/2 （2）當A物體落地后，B物體由于慣性將繼續(xù)上升，此時繩子松了，對B物體而言，只有重力做功，故B物體的機械能守恒，對應(yīng)B物列出機械能守恒方程，就可以求出B物體離地的最大高度。取B為研究對象，設(shè)其上升的最遠點離地高度為H，