高中物理 《机械能守恒定律》导学案 教科版必修2

高中物理教科版必修二《机械能守恒定律》导学案
【学习目标】
1、理解机械能守恒的条件。
2、掌握应用机械能守恒定律解题的一般步骤。
3、学会应用机械能守恒定律解决力学问题，体会其优越性和适用条件。
【学习重点和难点】
应用机械能守恒定律解决力学问题。
【使用说明及学法指导】
1、细读教材P72—75，先自学然后根据预习案的提示通过小组合作探究完成导学案。
2、本学案建议安排1课时的学生自主学习课，安排1课时的探究展示课掌握有关知识。
【课前预习案】
一、知识点一：旧知回顾
1、机械能：
物体的动能（用字母_____表示）和势能（重力势能和弹性势能，用字母______表示）统称为机械能，机械能用字母______表示。
2、机械能守恒定律：
物体在运动过程中，如果只有 力和弹簧的 ___力做功，其他力均不做功，则物体的动能和势能发生相互转化，但是机械能的 ________保持不变。
写成表达式为： 或_________________________________。
检测1、如下图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是( )
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。
检测2、如图所示，轻弹簧k一端与墙相连，质 ( http: / / www.21cnjy.com )量为4 kg的木块，沿光滑水平面以5 m/s的速度运动，并压缩弹簧，则弹簧在被压缩过程中最大弹性势能为多少？
二、知识点二：机械能守恒定律的三种表达式
1、E1=E2(E1、E2分别表示系统初、末状态时的总机械能)，即：
检测1、在距离地面20m高处以15m/s的初速度斜向上抛出一小球，不计空气阻力，取g＝10m/s2，求小球落地速度大小。
2、 (表示系统势能的减少量等于系统动能的增加量)
( http: / / www.21cnjy.com )3、 (表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能)
4、几点说明：
（1）求重力势能时，一般取系统内物体运动的最低点为零势能参考面。
（2）机械能守恒定律常用于：①抛体运动； ②质点在竖直平面内的圆周运动； ③质点沿光滑静止的斜面或曲面的运动。
三、知识点三：应用机械能守恒定律解题的步骤：
1、根据题意选取研究对象；对象可以是单个物体，也可以是系统，并明确系统组成。
2、根据研究对象所历的物理过程，进行受力分析和做功情况分析，判断是否满足机械能守恒条件（即是否只有重力或弹簧弹力做功，而其它力不做功或其它力做功的代数和为零）。
3、选取零势能参考平面，确定研究对象在初、末状态时的机械能（初、末状态的零势能面一定要统一）。
4、根据机械能守恒定律列方程，进行求解。
【课内探究案】
1、打桩机重锤的质量为250kg，把它提升到离地面的高度为5m处由静止释放，不计空气阻力，求：
（1）重锤下落4m时的动能。
(2)重锤落到地面时的速度和机械能(g取10m/s2)。
2、一个质量为M的物体在距地面1m处以初速度V0=4m/s竖直向上抛出，忽略空气阻力，求：
（1）物体落地时的速度。
（2）在高度何处，物体的动能与势能相等？
3、如图所示，在距地面高度H=30m的水平台面上A点，一个质量为3kg的物体以初速度
v0=10 m/s斜向上抛出，B点与A点的高度差为h=3m，不计空气阻力，g=10m/s2，求它到达B点时速度的大小。
4、气球以10 m/s的速度匀速上升，当它 ( http: / / www.21cnjy.com )上升到离地15 m高度时，气球上掉下一个物体，不考虑下落时所受的阻力，则物体落地时的速度为多少？(g取10 m/s2)
5、如图所示，轨道ABC的 ( http: / / www.21cnjy.com )AB段是半径R=0．8米的光滑的1／4圆弧形轨道，BC段为粗糙水平面，物体从A静止开始下滑，在平面上运动了1.6米后停下，则物体通过B点时的速率为多少？物体与水平面的动摩擦因数μ为多大？
[能力提升案]
6、如图所示，光滑圆管形轨道AB部分平直，BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆，圆管截面半径r<（1）若要小球刚好能从C端出来，则小球的初速度v0多大？
（2）若小球从C端出来的瞬间对管壁无压力，则小球的初速度v0多大？
h
H
B
r
A
B
C
v0
R