（課堂設(shè)計(jì)）高中物理 4.5.1 機(jī)械能守恒定律學(xué)案 教科版必修2.docVIP

第5節(jié)機(jī)械能守恒定律第1課時(shí)機(jī)械能守恒定律導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.能夠分析動(dòng)能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化問題.2.能夠推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律.3.會(huì)根據(jù)機(jī)械能守恒的條件判斷機(jī)械能是否守恒.4.能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題，并領(lǐng)會(huì)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問題的優(yōu)越性1本章中我們學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能？_2動(dòng)能定理的內(nèi)容和表達(dá)式是什么？_3重力所做的功與物體重力勢能的變化之間有什么關(guān)系？_4我們在初中學(xué)習(xí)時(shí)知道，在一定條件下，物體的動(dòng)能和勢能可以_.一、動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)化規(guī)律問題情境1物體沿光滑斜面下滑，重力對物體做正功，物體重力勢能減少，減少的重力勢能到哪里去了？2射箭時(shí)，發(fā)生彈性形變的弓弦恢復(fù)到原來形狀時(shí)，彈性勢能減少了，減少的彈性勢能到哪里去了？要點(diǎn)提煉1重力勢能的變化是由于重力或彈力做功而引起的如果重力做正功，重力勢能_，動(dòng)能_，意味著重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；反之，如果重力做負(fù)功，重力勢能_，動(dòng)能_，意味著動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能在轉(zhuǎn)化過程中，動(dòng)能與重力勢能之和不變2動(dòng)能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化只有彈力做功時(shí)，若彈力做正功，彈性勢能_，動(dòng)能_，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；若彈力做負(fù)功，彈性勢能_，動(dòng)能_，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能在轉(zhuǎn)化過程中，動(dòng)能與彈性勢能之和不變即學(xué)即用1跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中做自由落體運(yùn)動(dòng)的過程中，他具有的()a動(dòng)能增加，勢能減少b動(dòng)能增加，勢能不變c動(dòng)能減少，勢能增加d動(dòng)能不變，勢能減少圖12如圖1所示，地面上豎直放一根輕彈簧，其下端和地面固定連接，一物體從彈簧正上方距彈簧一定高度處自由下落，則()a物體和彈簧接觸時(shí)，物體的動(dòng)能最大b與彈簧接觸的整個(gè)過程，物體的動(dòng)能和彈簧彈性勢能的和不斷增加c與彈簧接觸的整個(gè)過程，物體的動(dòng)能與彈簧彈性勢能的和先增加后減小d物體在反彈階段，動(dòng)能一直增加，直到物體脫離彈簧為止二、機(jī)械能守恒定律問題情境質(zhì)量為m的物體自由下落的過程中，經(jīng)過高度h1處時(shí)速度為v1，下落至高度h2處時(shí)速度為v2，不計(jì)空氣阻力，分析由h1下落到h2過程中機(jī)械能的變化？要點(diǎn)提煉1內(nèi)容：在只有_或_做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢能會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，這稱為機(jī)械能守恒定律2幾種表達(dá)式用系統(tǒng)的狀態(tài)量表達(dá)：e初e末，或者ek1ep1_，即系統(tǒng)初態(tài)的機(jī)械能總量等于末態(tài)的機(jī)械能總量用系統(tǒng)的狀態(tài)量的增量表述：e0，即系統(tǒng)機(jī)械能的_為零用系統(tǒng)動(dòng)能增量和勢能增量間的關(guān)系表述：ekep，即系統(tǒng)動(dòng)能的增加量等于_若系統(tǒng)只由兩個(gè)物體組成，則物體a增加的機(jī)械能等于物體b減少的機(jī)械能，反之也成立，即eaeb或eaeb，或eaeb_.3守恒條件(1)從能量特點(diǎn)看：只有系統(tǒng)_和_相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量之間(如內(nèi)能)的轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒如物體間發(fā)生相互碰撞、物體間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)且有相互間的摩擦作用時(shí)，有內(nèi)能的產(chǎn)生，機(jī)械能一般不守恒(2)從做功特點(diǎn)看：只有_和系統(tǒng)內(nèi)的_做功，具體表現(xiàn)在：只受重力(或系統(tǒng)內(nèi)彈力)，如所有做拋體運(yùn)動(dòng)的物體(不計(jì)空氣阻力)圖2除重力、彈力外，物體還受其他力，但其他力不做功，如物體沿光滑的曲面下滑，盡管受到支持力，但支持力不做功其他力做功，但做功的代數(shù)和為零如圖2所示，a、b構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略繩的質(zhì)量和繩與滑輪間摩擦，在a向下、b向上運(yùn)動(dòng)的過程中，fa和fb都做功，但wawb0，不存在機(jī)械能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化，則a、b系統(tǒng)機(jī)械能守恒即學(xué)即用3下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的敘述中正確的是()a做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒b做曲線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒c外力對物體做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒d除重力外，其他力均不做功，物體的機(jī)械能守恒4如圖3所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是()圖3a甲圖中，物體a將彈簧壓縮的過程中，a機(jī)械能守恒b乙圖中，在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時(shí)，物體b機(jī)械能守恒c丙圖中，不計(jì)任何阻力時(shí)，a加速下落，b加速上升過程中，a、b機(jī)械能守恒d丁圖中，小球沿水平面做勻速圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球的機(jī)械能守恒5桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從桌面上方高為h處自由下落不計(jì)空氣阻力，假設(shè)桌面處于零勢能位置，則小球落到地面前瞬間的機(jī)械能為()amgh bmghcmg(hh) dmg(hh)三、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟(1)確定研究對象；(2)對研究對象進(jìn)行正確的受力分析；(3)判斷各個(gè)力是否做功，并分析是否符合機(jī)械能守恒的條件；(4)視解題方便選取零勢能參考平面，并確定研究對象在始、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能；(5)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程，或再輔之以其他方程，進(jìn)行求解例1一個(gè)人站在陽臺(tái)上，以相同的速率v0，分別把三個(gè)球豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計(jì)空氣阻力，則三球落地時(shí)的速率()a上拋球最大 b下拋球最大c平拋球最大 d三球一樣大圖4例2如圖4所示，質(zhì)量為m的物體，以某一初速度從a點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，若物體通過軌道最低點(diǎn)b時(shí)的速度為3，求：(1)物體在a點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)物體離開c點(diǎn)后還能上升多高圖5例3如圖5所示，在傾角為30的光滑斜面上通過滑輪連接著質(zhì)量mamb10 kg的兩個(gè)物體a和b，開始時(shí)物體a固定在離地高h(yuǎn)5 m的地方，物體b位于斜面底端，靜止釋放物體a后，求：(1)物體a即將著地時(shí)a的動(dòng)能(2)物體b離開斜面底端的最遠(yuǎn)距離(g10 m/s2)第5節(jié)機(jī)械能守恒定律第1課時(shí)機(jī)械能守恒定律課前準(zhǔn)備區(qū)1動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能2合外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化，即wek.3重力所做的功和物體重力勢能的變化之間的關(guān)系為：wgep1ep2.4相互轉(zhuǎn)化課堂活動(dòng)區(qū)核心知識(shí)探究一、問題情境1在這一過程中，物體的速度增加了，即物體的動(dòng)能增加了這說明：物體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能2在這一過程中，彈力做正功，弓的彈性勢能減少，而箭的動(dòng)能增加了這說明：弓減少的彈性勢能轉(zhuǎn)化成了箭的動(dòng)能要點(diǎn)提煉1減少增加增加減少2減少增加增加減少即學(xué)即用1a2c物體在接觸彈簧前做的是自由落體運(yùn)動(dòng)，從接觸彈簧到彈力等于重力做的是加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，彈力等于重力時(shí)速度最大，再向下做的是加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，速度減至零后向上完成相反的過程，故a、d錯(cuò)誤；接觸彈簧后，重力勢能先減小后增大，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化，動(dòng)能和彈性勢能之和先增大后減小，b錯(cuò)誤，c正確二、問題情境根據(jù)動(dòng)能定理，有：mvmvwg下落過程中重力對物體做功，重力做的功在數(shù)值上等于物體重力勢能的變化量取地面為參考平面，有wgmgh1mgh2由以上兩式可以得到mvmvmgh1mgh2移項(xiàng)得mvmgh2mvmgh1總的機(jī)械能保持不變要點(diǎn)提煉1重力彈力2ek2ep2增量勢能的減少量03(1)動(dòng)能勢能(2)重力彈力即學(xué)即用3bd做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，動(dòng)能不變，但機(jī)械能不一定守恒，如：勻速上升的物體，機(jī)械能就不斷增大，選項(xiàng)a錯(cuò)誤做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，若只有重力做功，它的機(jī)械能就守恒，如：做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，選項(xiàng)b正確外力對物體做的功為零，是動(dòng)能不變的條件，機(jī)械能不變的條件是除重力外，其他力不做功或做功的代數(shù)和為零，選項(xiàng)c錯(cuò)誤，選項(xiàng)d正確4bcd甲圖中重力和彈力做功，物體a和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但物體a機(jī)械能不守恒，a錯(cuò)乙圖中物體b除受重力外，還受彈力、拉力、摩擦力，但除重力之外的三個(gè)力做功的代數(shù)和為零，機(jī)械能守恒，b對丙圖中繩子張力對a做負(fù)功，對b做正功，代數(shù)和為零，a、b機(jī)械能守恒，c對丁圖中小球的動(dòng)能不變，勢能不變，機(jī)械能守恒，d對5b小球下落過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，因?yàn)檫x取桌面為參考平面，所以開始時(shí)機(jī)械能為mgh，小球落地前瞬間的機(jī)械能仍為mgh，故選b.三、例1d三球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡雖然不同，但都是只有重力做功，故可用機(jī)械能守恒定律求解，選地面為參考平面，對任意球都有mvmghmv，所以vt，因?yàn)樗鼈兊膆、v0(初速度大小)相同，所以落地時(shí)速度的大小也相同例2(1)(2)3.5r解析(1)物體在運(yùn)動(dòng)的全過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，設(shè)b點(diǎn)為勢能零點(diǎn)設(shè)b處的速度為vb，則mg3rmvmv，得v0.(2)設(shè)從b點(diǎn)上升的高度為hb，由機(jī)械能守恒可得mghbmv，hb4.5r所以離開c點(diǎn)后還能上升hchbr3.5r.例3(1)125 j(2)7.5 m解析(1)a即將著地時(shí)，b在斜面上上滑的高度為hsin ，此