8.4機(jī)械能守恒定律—人教版(2019)高中物理必修第二冊(cè)學(xué)案

1、高一必修二物理與學(xué)案課題：機(jī)械能守恒定律一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道機(jī)械能的概念。2、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和守恒條件。3、能用機(jī)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(jī)械能，判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷的過程中機(jī)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(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)時(shí)的 ,這說明某種“東西”在小球運(yùn)動(dòng)的過程中是 的。(2)重力勢(shì)能可以與 相互轉(zhuǎn)化。(3)彈性勢(shì)能可以與 相互轉(zhuǎn)化。(4)機(jī)械能：重力勢(shì)能、 勢(shì)能與動(dòng)能都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的能量形式，統(tǒng)稱為 。機(jī)械能可以從一種形式 成另一種形式。(5)

2、機(jī)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(dòng)能與勢(shì)能可以 ,而總的機(jī)械能 。(6)機(jī)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(shí)例可以看出，動(dòng)能和勢(shì)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(shí)物體處于位置 A,經(jīng)過一段時(shí)間后物體運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)能將增加，由動(dòng)能定理得T二:.W ；mv2另一方面，由于 重力 做功,會(huì)引起重力勢(shì)能的變化，重力做正功，重力勢(shì)能 減小 ，

3、從重力做功與重力勢(shì)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(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)能和勢(shì)能怎么變化 ？過山車下滑過程的機(jī)械能守恒嗎？h,初始速度為vo,忽略空氣阻力，思考：如圖,運(yùn)動(dòng)員拋鉛球，鉛球質(zhì)量為 m,拋出點(diǎn)所在位置的高度為 重力加速度為go討論:(1)鉛球在空中運(yùn)動(dòng)過程中，能量如何轉(zhuǎn)化？(科學(xué)思維)(2)鉛球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒嗎？落地點(diǎn)的

4、動(dòng)能為多少？四、知識(shí)精講：1、對(duì)三種表達(dá)式的理解(1)E k1 + Epi = Ek2 + Ep2 ,這里應(yīng)注意等式不是指某兩個(gè)特別的狀態(tài)，而是過程中的每一狀態(tài)機(jī)械 能的總量都是守恒的，但我們解題時(shí)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(dá)式中 Ep是相對(duì)的，建立方程時(shí)必須選擇合適的參考平面，且每一狀態(tài)的Ep都應(yīng)是對(duì)同一參考平面而言的。(2) Ak=- AEp,系統(tǒng)動(dòng)能的增加量等于系統(tǒng)重力勢(shì)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(jī)械能的增加量等于另一部分B的機(jī)械能的減少量，可以不選擇參考平面。2、機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理

5、的比較機(jī)械能守恒定律動(dòng)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(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過程合外力財(cái)物體做的功是動(dòng)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(jī) 械能的形式及大小動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能一定守恒B.物體所受合外力做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒C.物體所受合外力做功不為零時(shí)，機(jī)械能可能守恒D.物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)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(jì)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(jī)械能守恒，

6、若加速升空則機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(shí)將B按在地面上不動(dòng)讓A沿斜面由靜止下滑而 B上升。斜面足夠長(zhǎng),A與斜面無摩擦，如圖，設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑細(xì)繩突然斷了，求B上升的最大高度 H。（不計(jì)空氣阻力、繩與滑輪摩擦）1.2s五、課堂檢測(cè)：1.下列描述的物理過程中，研究對(duì)象機(jī)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(yùn)動(dòng)員張開傘后，在空中勻速下降的過程C.運(yùn)動(dòng)員投出的鉛球在空中飛行的過程（空氣阻力不計(jì)）D.汽車勻速通過一座拱形橋的過程2 .如圖所示，兩個(gè)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(gè)完全相同的小球a、b分別從兩個(gè)碗左邊的邊緣處靜止釋放，在釋放后的運(yùn)動(dòng)過程中，關(guān)于兩球的機(jī)械能判斷正確的是（A ）A.球a的機(jī)械能始終等于球 b的機(jī)械能B.球a的機(jī)械能始終大于球 b的機(jī)械能C.球a的機(jī)械能始終小于球 b的機(jī)械能D.兩球機(jī)械能的大小關(guān)系無法比較3 .兩個(gè)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(shí)的動(dòng)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(yùn)動(dòng)，直至物塊速度為零，此時(shí)平板與地面的距離為H2,則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)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(yùn)動(dòng)中投擲項(xiàng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，則一定是變速圓周運(yùn)動(dòng)B.若球體在水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)，則鏈條一定不會(huì)在水平線上C.運(yùn)動(dòng)員松開把手時(shí)，鏈球沿徑向飛出D.鏈球從預(yù)擺到飛出過程機(jī)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(shì)能參考面，且不計(jì)空氣阻力，則 (C )A.物體在海平面的重力勢(shì)能為 mgh B. 重力對(duì)物體做的功為-mgh12、1 NC.物體在海平面上的動(dòng)能為 :m燈+mgh D.物體在海平面上的機(jī)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