高中物理《4.5 机械能守恒定律》学案 教科版必修2

文档属性

名称 高中物理《4.5 机械能守恒定律》学案 教科版必修2
格式 zip
文件大小 107.1KB
资源类型 教案
版本资源 教科版
科目 物理
更新时间 2015-08-14 23:10:18

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文档简介

机械能守恒定律
学习目标
1.知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化.
2.能够根据动能定理、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,能运用机械能守恒定律解决有关问题.
学习重点
1.知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化.
2.能够根据动能定理、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,能运用机械能守恒定律解决有关问题.
学习难点
1.知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化.
2.能够根据动能定理、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,能运用机械能守恒定律解决有关问题.
课前预习
使用说明与学法指导
高一物理必修二第四章第五节
知识准备
初中时我们就知道什么是机械能,知道动能势能之间能够相互转化
教材助读
通过网上查阅相关资料,知道什么是能量守能
预习自测
1.物体由于运动而具有的能量叫做 能,相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做 能.
2.重力做正功,重力势能 ,重力做负功,重力势能 ,重力做功等于物体重力势能的变化量.
3.动能定理:合外力所做的功等于物体动能的变化,即W= .
4.机械能包括 、 、 ,几种不同形式的能量之间可以相互转化.
5.在只有 或弹力做功的物体系统内,动能和势能会发生相互转化,但机械能的总量保持 ,这称为机械能守恒定律.
课内探究
情景导入
自行车下坡时,你虽然没有蹬车,但车下坡时速度会越来越大,为什么速度会增大呢
学始于疑
1.动能和势能为什么会相互转化? 2.动能势能在相互转化是遵守什么原则?
质疑探究
一、动能与势能的相互转化
[问题设计]
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,减少的重力势能到哪里去了?
2.射箭时,发生弹性形变的弓恢复到原来形状时,弹性势能减少了,减少的弹性势能到哪里去了?
[要点提炼]
1.重力势能与动能的转化
重力做正功,重力势能 ,动能 ,重力势能转化为动能.
重力做负功,重力势能 ,动能 ,动能转化为重力势能.
2.弹性势能与动能的转化
弹力做正功,弹性势能 ,动能 ,弹性势能转化为动能.
弹力做负功,弹性势能 ,动能 ,动能转化为弹性势能.
3.重力势能、弹性势能和动能统称为机械能.
二、机械能守恒定律
[问题设计]
如图1所示,质量为m的物体在空中做抛体运动的过程中,经过高度为h1的A
点时速度为v1,下落到高度为h2的B点处时速度为v2,不计空气阻力,选择地
面为参考平面,求:
   (1)物体在A、B处的机械能各是多少?
   (2)比较物体在A、B处的机械能的大小.
[要点提炼]
1.机械能守恒定律的内容
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.
2.三种表达式
   (1)Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(或E1=E2)
   此式表示系统的两个状态的机械能总量相等.
   (2)ΔEk增=-ΔEp减
   此式表示系统动能的增加量等于势能的减少量.
   (3)ΔEA增=ΔEB减
此式表示系统A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量.
3.守恒条件
   (1)只受重力、弹力,不受其他力.
   (2)除重力、弹力外还受其他力,但其他力都不做功.
   (3)除重力、弹力外有其他力做功,但其他力做功之和为零.
[延伸思考]
   做匀速直线运动的物体机械能一定守恒吗?
三、机械能守恒定律的应用步骤
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.视解题方便与否选取零势能参考平面,并确定研究对象在初、末状态时的机械能.
5.根据机械能守恒定律列出方程,或再辅以其他方程,进行求解.
知识网络:
一、动能与势能的相互转化
1.重力做功:动能 重力势能 2.弹力做功:动能 弹性势能.
二、机械能守恒定律
1.条件:只有重力或弹力做功.
2.三种表达式:(1)E1=E2;(2)ΔEk增=ΔEp减;(3)ΔEA增=ΔEB减.
三、机械能守恒定律的应用步骤
当堂检测
【例1】 下列说法中正确的是 (  )
   A.用绳子拉着物体匀速上升,只有重力和绳子的拉力对物体做功,机械能守恒
   B.做竖直上抛运动的物体,只有重力对它做功,机械能守恒
   C.沿光滑斜面自由下滑的物体,只有重力对物体做功,机械能守恒
   D.用水平拉力使物体沿光滑水平面做匀加速直线运动,机械能守恒
【例2】 如图2所示,一轻质弹簧固定于O ( http: / / www.21cnjy.com )点,另一端系一小球,将小球从与O点在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力.在小球由A点摆向最低点B的过程中 (  )
   A.小球的重力势能减少
   B.小球的重力势能增大
   C.小球的机械能不变
   D.小球的机械能减少
【例3】 如图3所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R.一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动.要求物块能通过圆形轨道最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度).求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围.
针对训练 如图4所示,荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动,也是我国民族运动会上的一个比赛项目.若秋千绳的长度为2.0 m,荡到最高点时秋千绳与竖直方向成θ=60°角,求荡到最低点时秋千的速度.(忽略空气阻力和摩擦)
课后反思
课后练习 ▲练习与评价(课本P5) ▲发展空间(课本P5)
▲补充练习:
1.下列关于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.合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
2.如图5所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 (  )
 A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,物体A机械能守恒
 B.乙图中,物体B沿斜面匀速下滑,物体B的机械能守恒
 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组成的系统机械能守恒
 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
在足球赛中,红队球员在白队禁区附近主罚定位 ( http: / / www.21cnjy.com )球,如图6所示,并将球从球门右上角擦着横梁踢进球门.球门高度为h,足球飞入球门的速度为v,足球的质量为m,则红队球员将足球踢出时对足球做的功W(不计空气阻力,足球视为质点) (  )
A.等于mgh+mv2 B.大于mgh+mv2 C.小于mgh+mv2
D.因为球入球门过程中的曲线的形状不确定,所以做功的大小无法确定
4.如图7所示,一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径R=0.5 m,轨道在C处与光滑的水平地面相切,在地面上给一物块某一初速度v0,使它沿CBA运动,且通过A点水平飞出.求水平初速度v0需满足什么条件?(g取10 m/s2)
5.如图8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:
(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