《2017教科版高中物理必修二4.5.1《机械能守恒定律》word学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017教科版高中物理必修二4.5.1《机械能守恒定律》word学案（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 5 节节 机械能守恒定律机械能守恒定律第第 1 课时课时 机械能守恒定律机械能守恒定律导学目标 1.能够分析动能和势能之间的相互转化问题.2.能够推导机械能守恒定律.3. 会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒.4.能运用机械能守恒定律解决有关问题，并 领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性1本章中我们学习了哪几种形式的能？ _ 2动能定理的内容和表达式是什么？ _ 3重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系？ _ 4我们在初中学习时知道，在一定条件下，物体的动能和势能可以_.一、动能与势能的转化规律 问题情境1物体沿光滑斜面下滑，重力对物体做正功，物体重力势能减少，减少的重力势
2、能到哪里去了？2射箭时，发生弹性形变的弓弦恢复到原来形状时，弹性势能减少了，减少的弹性势能到哪里去了？要点提炼 1重力势能的变化是由于重力或弹力做功而引起的如果重力做正功，重力势能 _，动能_，意味着重力势能转化为动能；反之，如果重力做负功，重力势能 _，动能_，意味着动能转化为重力势能在转化过程中，动能与重力势能之和 不变 2动能与弹性势能间的转化 只有弹力做功时，若弹力做正功，弹性势能_，动能_，弹性势能转化为动 能；若弹力做负功，弹性势能_，动能_，动能转化为弹性势能在转化过程中， 动能与弹性势能之和不变 即学即用 1跳伞运动员在空中做自由落体运动的过程中，他具有的( ) A动能增加，势
3、能减少 B动能增加，势能不变 C动能减少，势能增加 D动能不变，势能减少图 1 2如图 1 所示，地面上竖直放一根轻弹簧，其下端和地面固定连接，一物体从弹簧正 上方距弹簧一定高度处自由下落，则( ) A物体和弹簧接触时，物体的动能最大 B与弹簧接触的整个过程，物体的动能和弹簧弹性势能的和不断增加 C与弹簧接触的整个过程，物体的动能与弹簧弹性势能的和先增加后减小 D物体在反弹阶段，动能一直增加，直到物体脱离弹簧为止 二、机械能守恒定律 问题情境质量为 m 的物体自由下落的过程中，经过高度 h1处时速度为 v1，下落至高度 h2处时速度为 v2，不计空气阻力，分析由 h1下落到 h2过程中机械能的
4、变化？要点提炼 1内容：在只有_或_做功的物体系统内，动能和势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这称为机械能守恒定律 2几种表达式 用系统的状态量表达：E初E末，或者 Ek1Ep1_，即系统初态的机械能总 量等于末态的机械能总量 用系统的状态量的增量表述：E0，即系统机械能的_为零 用系统动能增量和势能增量间的关系表述： EkEp，即系统动能的增加量等于_ 若系统只由两个物体组成，则物体 A 增加的机械能等于物体 B 减少的机械能，反之 也成立，即 EAEB或EAEB，或 EAEB_. 3守恒条件 (1)从能量特点看：只有系统_和_相互转化，无其他形式能量之间(如内能) 的转化，则系统
5、机械能守恒如物体间发生相互碰撞、物体间发生相对运动且有相互间的 摩擦作用时，有内能的产生，机械能一般不守恒 (2)从做功特点看：只有_和系统内的_做功，具体表现在： 只受重力(或系统内弹力)，如所有做抛体运动的物体(不计空气阻力)图 2 除重力、弹力外，物体还受其他力，但其他力不做功，如物体沿光滑的曲面下滑， 尽管受到支持力，但支持力不做功 其他力做功，但做功的代数和为零 如图 2 所示，A、B 构成的系统，忽略绳的质量和绳与滑轮间摩擦，在 A 向下、B 向 上运动的过程中，FA和 FB都做功，但 WAWB0，不存在机械能与其他形式能量的转化， 则 A、B 系统机械能守恒 即学即用 3下列关于
6、机械能是否守恒的叙述中正确的是( ) A做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B做曲线运动的物体机械能可能守恒 C外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D除重力外，其他力均不做功，物体的机械能守恒 4如图 3 所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )图 3 A甲图中，物体 A 将弹簧压缩的过程中，A 机械能守恒 B乙图中，在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，物体 B 机械能守恒 C丙图中，不计任何阻力时，A 加速下落，B 加速上升过程中，A、B 机械能守恒 D丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒 5桌面高为 h，质量为 m 的小球从桌面上方高为 H 处自由下落不
7、计空气阻力，假 设桌面处于零势能位置，则小球落到地面前瞬间的机械能为( ) Amgh BmgH Cmg(Hh) Dmg(Hh) 三、机械能守恒定律的应用 应用机械能守恒定律解题的步骤 (1)确定研究对象； (2)对研究对象进行正确的受力分析； (3)判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件； (4)视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能； (5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解 例 1 一个人站在阳台上，以相同的速率 v0，分别把三个球竖直向上抛出、竖直向下 抛出、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率( ) A上抛球最大 B下
8、抛球最大 C平抛球最大 D三球一样大图 4 例 2 如图 4 所示，质量为 m 的物体，以某一初速度从 A 点向下沿光滑的轨道运动， 不计空气阻力，若物体通过轨道最低点 B 时的速度为 3，求：gR(1)物体在 A 点时的速度大小； (2)物体离开 C 点后还能上升多高图 5 例 3 如图 5 所示，在倾角为 30的光滑斜面上通过滑轮连接着质量 mAmB10 kg 的两个物体 A 和 B，开始时物体 A 固定在离地高 h5 m 的地方，物体 B 位于斜面底端， 静止释放物体 A 后，求： (1)物体 A 即将着地时 A 的动能 (2)物体 B 离开斜面底端的最远距离 (g10 m/s2)第第
9、5 节节 机械能守恒定律机械能守恒定律第第 1 课时课时 机械能守恒定律机械能守恒定律课前准备区 1动能、重力势能、弹性势能 2合外力所做的功等于物体动能的变化，即 WEk.3重力所做的功和物体重力势能的变化之间的关系为：WGEp1Ep2. 4相互转化 课堂活动区 核心知识探究 一、 问题情境 1在这一过程中，物体的速度增加了，即物体的动能增加了这说明：物体减少的重 力势能转化成了动能 2在这一过程中，弹力做正功，弓的弹性势能减少，而箭的动能增加了这说明：弓 减少的弹性势能转化成了箭的动能 要点提炼 1减少 增加 增加 减少 2减少 增加 增加 减少 即学即用 1A2C 物体在接触弹簧前做的是
10、自由落体运动，从接触弹簧到弹力等于重力做的是加速度逐渐减小的加速运动，弹力等于重力时速度最大，再向下做的是加速度逐渐增大的减速运动，速度减至零后向上完成相反的过程，故 A、D 错误；接触弹簧后，重力势能先减小后增大，根据能量转化，动能和弹性势能之和先增大后减小，B 错误，C 正确二、 问题情境根据动能定理，有： mv mv WG122 2122 1下落过程中重力对物体做功，重力做的功在数值上等于物体重力势能的变化量取地 面为参考平面，有 WGmgh1mgh2由以上两式可以得到 mv mv mgh1mgh2122 2122 1移项得 mv mgh2 mv mgh1122 2122 1总的机械能保
11、持不变 要点提炼 1重力 弹力 2Ek2Ep2 增量 势能的减少量 0 3(1)动能 势能 (2)重力 弹力即学即用3BD 做匀速直线运动的物体，动能不变，但机械能不一定守恒，如：匀速上升的物体，机械能就不断增大，选项 A 错误做曲线运动的物体，若只有重力做功，它的机械能就守恒，如：做平抛运动的物体，选项 B 正确外力对物体做的功为零，是动能不变的条件，机械能不变的条件是除重力外，其他力不做功或做功的代数和为零，选项 C 错误，选项 D 正确4BCD 甲图中重力和弹力做功，物体 A 和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体 A机械能不守恒，A 错乙图中物体 B 除受重力外，还受弹力、拉力、摩擦力，但
12、除重力之外的三个力做功的代数和为零，机械能守恒，B 对丙图中绳子张力对 A 做负功，对 B 做正功，代数和为零，A、B 机械能守恒，C 对丁图中小球的动能不变，势能不变，机械能守恒，D 对5B 小球下落过程中，只有重力做功，机械能守恒，因为选取桌面为参考平面，所以开始时机械能为 mgH，小球落地前瞬间的机械能仍为 mgH，故选 B.三、例 1 D 三球在空中的运动轨迹虽然不同，但都是只有重力做功，故可用机械能守恒定律求解，选地面为参考平面，对任意球都有 mv mgh mv ，所以 vt，122 t122 0v2 02gh因为它们的 h、v0(初速度大小)相同，所以落地时速度的大小也相同例 2
13、(1) (2)3.5R3gR解析 (1)物体在运动的全过程中只有重力做功，机械能守恒，设 B 点为势能零点设 B 处的速度为 vB，则mg3R mv mv ，122 0122 B得 v0.3gR(2)设从 B 点上升的高度为 HB，由机械能守恒可得 mgHB mv ，HB4.5R122 B所以离开 C 点后还能上升 HCHBR3.5R.例 3 (1)125 J (2)7.5 m解析 (1)A 即将着地时，B 在斜面上上滑的高度为 hsin ，此时 A、B 的速度大小相等，设为 v.对 A、B 组成的系统，只有重力做功，机械能守恒，则：mAgh mAv2 mBv2mBghsin ，1212解得 v m/s5 m/s，gh1sin 10 5 112则 EkA mAv2 1052 J125 J.1212(2)设 B 上升的最大高度为 h，以地面为参考平面，由机械能守恒定律，得：mBghsin mBv2mBgh，12得 h m3.75 m，ghsin 12v2g10 5 1212 2510则 B 离开底端的最远距离为 L m7.5 mhsin 3.7512
