1、2014 年春高中物理 7.8机械能守恒定律学案 4 新人教必修 2班级_ 组别_ 座号_ 姓名_教学目标1.知道机械能的各种形式，能够分析动能和势能之间的相互转化问题。2.能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能利用机械能守恒定律解决有关问题。4.能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。 重点： 1.理解机械能守恒定律的内容。2.能运用机械能守恒定律解决简单的物理问题。难点： 1.理解机械能守恒的条件。2.能够判断在一个具体的过程中机械能是否守恒。 教学方法：学案导学学习过
2、程一、 自主学习效果检测（一）动能与势能的相互转化1.转化条件：有_或_做功。2.转化特点：重力或弹力做_时，势能向动能转化；重力或弹力做_时，动能向势能转化。3机械能：包括_、_和弹性势能。 二、机械能守恒定律1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以_，而总的机械能_。2.守恒定律表达式(1)Ek2-Ek1=_，即 E k 增 =_。(2)Ek2+Ep2=_。(3)E2=_。3.守恒条件：只有_做功。 三、机械能守恒定律的应用1应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑运动的_和_，不必考虑两个状态间过程的细节。2用牛顿运动定律解决问题时，需要分析过程中各种力的作用，所以应用机械
3、能守恒定律解题要比应用牛顿运动定律解题_(A 简单 B复杂)。【判一判】(1)机械能包括动能和势能。( )(2)做平抛运动的物体的机械能守恒。( )(3)只有重力对物体做功与物体只受重力含义相同。( )(4)物体处于平衡状态时，机械能一定守恒。( ) 动能与势能的转化二、课堂探究，小组合作学习主题一; 动能与势能的转化1用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。把一个小球用细线悬挂起来，并将其拉到一定高度的 A 点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化。我们看到，小球可以摆到与 A 点等高的 C 点，如图甲所示。如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到 C 点，但摆到另一侧时，
4、也能达到跟 A 点相同的高度，如图乙所示。在这个小实验中，小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么问题?2.试结合表格分析动能与势能的转化情况。现象 能量转化情况(1)从树上掉下的苹果 _向_转化(2)物块以一定的初速度冲上光滑斜面_向_转化(3)拉弓射箭 _向_转化【变式训练】动能和弹性势能之间也可以相互转化。例如，像图甲那样，以一定速度运动的小球能使弹簧压缩，这时小球_弹力做功，使动能转化成弹簧的_；小球静止以后，被压缩的弹簧又能将小球弹回(如图乙所示)，这时弹力对小球_，又使弹簧的_转化成小球的_。主题二：机械能守恒定律1.如图物体沿光滑曲面滑下，试用我们学过的动能
5、定理以及重力做功和重力势能的关系，推导出物体在 A 处的机械能 和在 B 处的机械能相等。2.如图，小球以初速度 v0 压缩弹簧，水平接触面光滑，小球和弹簧组成的系统的机械能如何变化？【探究归纳】机械能守恒定律的条件1.物体只受重力或者只受弹力；2.物体除受重力或弹力外，还受其他力的作用，但其他力做功的代数和为零。【典例 2】如图所示，在大型露天游乐场中翻滚过山车的质量为 1 t，从轨道一侧的顶点 A 处由静止释放，到达底部 B 处后又冲上2CAC1mv0gh235kBA1Emvgh0 JCAv2gh05 /s /环形轨道，使乘客头朝下通过 C 点，再沿环形轨道到达底部 B 处， 最后冲上轨道
6、另一侧的顶端 D 处，已知 D 与 A 在同一水平面上。A、B 间的高度差为 20 m，圆环半径为 5 m,如果不考虑车与轨道间的摩擦和空气阻力，g 取 10 m/s2。试求：(1)过山车通过 B 点时的动能；(2)过山车通过 C 点时的速度；(3)过山车通过 D 点时的机械能。(取过 B 点的水平面为零势能面) 【思路点拨】解答本题应把握以下两点：(1)分析物体受力情况，判断物体的机械能是否守恒。(2)确定研究过程，利用机械能守恒定律求解。【解析】(1)过山车由 A 点运动到 B 点的过程中,由机械能守恒定律 Ek 增=Ep 减可得过山车在 B 点时的动能。(2)同理可得,过山车从 A 点运
7、动 到 C 点时有解得2BB(3)由机械能守恒定律可知,过山车在 D 点时的机械能就等于在 A点时的机械能,取过 B 点的水平面为零势能面,则有ED=EA=mghAB=1031020 J=2105 J【规律方法】判断机械能守恒的方法(1)利用机械能的定义判断：分析动能与势能的和是否变化。(2)用做功判断：若物体系统中只有重力(或弹簧的弹力)做功，或有其他力做功但其他力做功的代数和为零，机械能守恒。(3)用能量转化来判断：若物体系统中只有动能和势能的相互转化，则物体系统的机械能守恒。(4)对于一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等问题机械能一般不守恒。【规律方法】用机械能守恒定律解决问题的一般步骤
8、(1)选取研究对象物体或系统。(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒。(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末状态时的机械能。(4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式(Ek1Ep1Ek2Ep2、EkEp 或 EAEB)进行求解。三、随堂检测，分层达标训练【基础达标】 1.关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是( )A.只受重力或弹力作用时，机械能守恒B.除重力或弹力外有其他作用力时，只要合外力为零，机械能就守恒C.除重力或弹力外有其他作用力时，只要其他力的合力的功为零，机械能就守恒D.炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后
9、其机械能守恒2.如图所示，一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列判断正确的是( )A.重力势能减小，动能不变，机械能减小B.重力势能减小，动能增加，机械能减小C.重力势能减小，动能增加，机械能增加D.重力势能减小，动能增加，机械能不变3.游乐场中的一种滑梯如图所示。小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则( )A下滑过程中支持力对小朋友不做功B下滑过程中小朋友的重力势能增加C整个运动过程中小朋友的机械能守恒D在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功4.如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中
10、正确的是( )A.重力势能和动能之和总保持不变B.重力势能和弹性势能之和总保持不变C.动能和弹性势能之和总保持不变D.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变5.(2012聊城高一检测)如图所示，两个质量相同的物体 A 和 B，在相同高度由静止开始下落，A 物体自由落下，B 物体沿光滑斜面下滑，则它们到达地面时(斜面固定，空气阻力不计)( )A.速率相同，动能相同B.B 物体的速率大，动能也大C.A、B 两物体在运动过程中机械能都守恒D.B 物体重力所做的功比 A 物体重力所做的功多6.物体自地面上方一定高度处做自由落体运动，E k表示动能，E p表示重力势能，E 表示机械能，h 表示下落的距离
11、，以地面为零势能面，下列图象中能正确反映各物理量关系的是( )7.以 20 m/s 的速度将一物体竖直上抛，若忽略空气阻力，g 取 10 m/s2，试求：(1)物体上升的最大高度。(2)以水平地面为零势能面，物体在上升过程中重力势能和动能相等的位置。【能力提升】8.(2012海南高考)下列关于功和机械能的说法，正确的是( )A.在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功B.合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C.物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关D.运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量9.(2012济南高一检测)如图，桌面高为 h，质量为m 的小球从离桌面高 H 处由静止自由落下，不计空气阻力，设桌面处的重力势能为零，则小球落地前瞬间的机械能为( )
