8.4机械能守恒定律 导学案（无答案）
文档属性
| 名称 | 8.4机械能守恒定律 导学案（无答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 308.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-04-27 16:21:49 | ||
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文档简介
8.4机械能守恒定律 导学案
一、学习目标
1.通过阅读课本追寻守恒量相关内容，初步了解能量守恒思想。
2.通过实例分析，知道动能与势能(包括弹性势能)之间可以相互转化，知道动能与势能统称为机械能。
3.通过实例分析利用动能定理和重力做功与重力势能变化的关系，推导出机械能守恒定律。通过机械能守恒的条件会判断具体问题的机械能是否守恒，并能运用机械能守恒定律解决有关问题。
二、课前自主学习
Ⅰ.复习检测
1.重力势能Ep＝ ，重力势能与 选取有关。重力做的功等于重力势能的变化量的 (正值、负值)，即重力做功与重力势能变化的关系WG＝ ，而且重力势能的变化量与零势能参考面的选取 。重力做正功，重力势能 ；重力做负功，重力势能 。
2.动能Ek＝ ，动能定理表达式： ，合外力对物体做正功，即W 0，ΔEk 0，表明物体的动能 ；合外力对物体做负功，即W 0，ΔEk 0，表明物体的动能 ；如果合外力对物体不做功，则动能 。
Ⅱ.课前预习（书读百遍，其义自见）：阅读课本完成填空。
（一）动能与势能的相互转化
1.动能与重力势能间的转化
只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 ____________转化为 ；若重力对物体做负功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为 。
2.动能与弹性势能间的转化
只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，弹簧的 转化为物体的 ；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，物体的 转化为弹簧的 。
3.机械能： 、 与动能统称为机械能。
（二）机械能守恒定律
1.内容：在只有 或 做功的物体系统内， 与 可以相互转化，而 保持不变。
2.表达式：Ek2＋Ep2＝ 。
三、课堂探究
任务一：追寻守恒量
问题.阅读课本89页追寻守恒量相关内容，完成归纳总结。
归纳总结：一、追寻守恒量 伽利略的斜面实验探究如图所示。
1．过程：将小球由斜面A上某位置由________释放，小球运动到斜面B上。
2．实验现象：小球从A由静止向下滚动高度降低，速度________，向上滚动速度减小，高度________，因为有摩擦阻力，到达右侧的最大高度，总比左侧释放的高度 。
3．假设推理：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于它开始运动时的________，不会更 一点，也不会更 一点。
4．实验结论：这说明某种“东西”在小球运动的过程中是________。在物理学上我们把这个不变量叫作 。
任务二：动能与势能的相互转化
问题1.物体沿光滑斜面滑下时，重力对物体做什么功？物体的重力势能怎样变化？在这个过程中，物体的速度怎样变化？物体的动能怎样变化？这说明减少的重力势能到哪里去了？
问题2.具有一定速度的物体，由于惯性沿光滑斜面上升，物体的速度怎样变化？物体的动能怎样变化？重力对物体做什么功？它的重力势能怎样变化？这说明减少的动能到哪里去了？
问题3.竖直向上抛出一个物体，随着物体高度的增加，它的速度会减小，此过程中重力做什么功？此过程中动能和重力势能是怎样变化的？当物体到达最高点后会转而下降，同时速度逐渐增大，此过程中重力做什么功？此过程中动能和重力势能又是怎样变化的？
问题4.如图所示的小球在摆动过程中，小球从A点摆动到O点又摆动到B点的过程中，受哪些力作用？各做什么功？动能和重力势能怎样变化？（忽略空气阻力）
问题5.如图所示穿在水平光滑杆上的小球在随弹簧伸长或压缩的过程中，小球受哪些力作用？小球从O点运动到A点的过程中，弹力对小球做什么功？弹簧的弹性势能怎样变化？小球的动能怎样变化？小球从A点运动到O点的过程中，弹力对小球做什么功？弹簧的弹性势能怎样变化？小球的动能怎样变化？小球从O点运动到A’点的过程中与小球从A’点运动到O点的过程中，，弹力对小球各做什么功？弹簧的弹性势能和小球的动能各怎样变化？
归纳总结：二、动能与势能的相互转化
1.动能与重力势能间的转化
只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为 ；若重力对物体做负功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为 。
2.动能与弹性势能间的转化
只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，弹簧的 转化为物体的 ；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，物体的 转化为弹簧的 。
3.机械能： 、 与 统称为机械能。
针对训练1. (多选)一物体在做自由落体运动过程中，重力做了2 J的功，则( )
A．该物体重力势能减少2 J B．该物体重力势能增加2 J
C．该物体动能减少2 J D．该物体动能增加2 J
任务三：机械能守恒定律
问题1.如图所示物体沿光滑曲面滑下，物体在某一时刻处在高度为 h1 的位置 A，这时它的速度是 v1，经过一段时间后，物体下落到高度为h2的另一位置 B，这时它的速度是 v2，在此过程中物体受哪些力？哪些力对物体做功？从动能定理知道，力对物体做的功等于物体动能的增加，写出此过程的动能定理关系式。另一方面， 重力对物体做的功等于物体重力势能的减少，写出此关系式。由以上两个关系式能得出物体在A、B两点的机械能有什么关系吗？
问题2.如果物体从位置 B沿光滑曲面上升到位置 A，重力做负功，这种情况下上式的关系是否还成立？
归纳总结：三、机械能守恒定律
1.内容：在只有 或 做功的物体系统内， 与 可以相互转化，而 保持不变。
2.表达式：Ek2＋Ep2＝ ，即E2＝ 。
3.机械能守恒定律成立的条件：物体系统内只有___________或____________做功。
注：只有重力或弹力做功，可以从以下三个方面进行理解：
（1）物体只受重力或弹力作用。
（2）存在其他力的作用，但其他力不做功，只有重力或弹力做功。
（3）相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化。
针对训练2.(多选)不计空气阻力，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。
针对训练3.(多选)如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中（ ）
A.弹簧的弹性势能不断增加 B.弹簧的弹性势能不断减少
C.小球和弹簧组成的系统机械能不断减少
D.小球和弹簧组成的系统机械能保持不变
针对训练4.如图所示，子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到最大高度的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.子弹的机械能守恒 B.木块的机械能守恒
C.子弹和木块的总机械能守恒 D.以上说法都不对
针对训练5.如图所示，质量m＝70 kg的运动员以10 m/s的速度从高h＝10 m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所在的水平面为零势能面，一切阻力可忽略不计.求运动员在B点时的机械能。
(g＝10 m/s2)
针对训练6.(多选)如图所示，在地面上以速度斜向上抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面。若以地面为参考平面且不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A.物体落到海平面时的重力势能为
B.重力对物体做的功为
C.物体在海平面上的动能为
D.物体在海平面上的机械能为
针对训练7.以10m/s的速度将质量为m的物体竖直向上抛出，不计空气阻力，g＝10 m/s2，则上升时到何处重力势能和动能相等？
一、学习目标
1.通过阅读课本追寻守恒量相关内容，初步了解能量守恒思想。
2.通过实例分析，知道动能与势能(包括弹性势能)之间可以相互转化，知道动能与势能统称为机械能。
3.通过实例分析利用动能定理和重力做功与重力势能变化的关系，推导出机械能守恒定律。通过机械能守恒的条件会判断具体问题的机械能是否守恒，并能运用机械能守恒定律解决有关问题。
二、课前自主学习
Ⅰ.复习检测
1.重力势能Ep＝ ，重力势能与 选取有关。重力做的功等于重力势能的变化量的 (正值、负值)，即重力做功与重力势能变化的关系WG＝ ，而且重力势能的变化量与零势能参考面的选取 。重力做正功，重力势能 ；重力做负功，重力势能 。
2.动能Ek＝ ，动能定理表达式： ，合外力对物体做正功，即W 0，ΔEk 0，表明物体的动能 ；合外力对物体做负功，即W 0，ΔEk 0，表明物体的动能 ；如果合外力对物体不做功，则动能 。
Ⅱ.课前预习（书读百遍，其义自见）：阅读课本完成填空。
（一）动能与势能的相互转化
1.动能与重力势能间的转化
只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 ____________转化为 ；若重力对物体做负功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为 。
2.动能与弹性势能间的转化
只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，弹簧的 转化为物体的 ；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，物体的 转化为弹簧的 。
3.机械能： 、 与动能统称为机械能。
（二）机械能守恒定律
1.内容：在只有 或 做功的物体系统内， 与 可以相互转化，而 保持不变。
2.表达式：Ek2＋Ep2＝ 。
三、课堂探究
任务一：追寻守恒量
问题.阅读课本89页追寻守恒量相关内容，完成归纳总结。
归纳总结：一、追寻守恒量 伽利略的斜面实验探究如图所示。
1．过程：将小球由斜面A上某位置由________释放，小球运动到斜面B上。
2．实验现象：小球从A由静止向下滚动高度降低，速度________，向上滚动速度减小，高度________，因为有摩擦阻力，到达右侧的最大高度，总比左侧释放的高度 。
3．假设推理：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于它开始运动时的________，不会更 一点，也不会更 一点。
4．实验结论：这说明某种“东西”在小球运动的过程中是________。在物理学上我们把这个不变量叫作 。
任务二：动能与势能的相互转化
问题1.物体沿光滑斜面滑下时，重力对物体做什么功？物体的重力势能怎样变化？在这个过程中，物体的速度怎样变化？物体的动能怎样变化？这说明减少的重力势能到哪里去了？
问题2.具有一定速度的物体，由于惯性沿光滑斜面上升，物体的速度怎样变化？物体的动能怎样变化？重力对物体做什么功？它的重力势能怎样变化？这说明减少的动能到哪里去了？
问题3.竖直向上抛出一个物体，随着物体高度的增加，它的速度会减小，此过程中重力做什么功？此过程中动能和重力势能是怎样变化的？当物体到达最高点后会转而下降，同时速度逐渐增大，此过程中重力做什么功？此过程中动能和重力势能又是怎样变化的？
问题4.如图所示的小球在摆动过程中，小球从A点摆动到O点又摆动到B点的过程中，受哪些力作用？各做什么功？动能和重力势能怎样变化？（忽略空气阻力）
问题5.如图所示穿在水平光滑杆上的小球在随弹簧伸长或压缩的过程中，小球受哪些力作用？小球从O点运动到A点的过程中，弹力对小球做什么功？弹簧的弹性势能怎样变化？小球的动能怎样变化？小球从A点运动到O点的过程中，弹力对小球做什么功？弹簧的弹性势能怎样变化？小球的动能怎样变化？小球从O点运动到A’点的过程中与小球从A’点运动到O点的过程中，，弹力对小球各做什么功？弹簧的弹性势能和小球的动能各怎样变化？
归纳总结：二、动能与势能的相互转化
1.动能与重力势能间的转化
只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为 ；若重力对物体做负功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为 。
2.动能与弹性势能间的转化
只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，弹簧的 转化为物体的 ；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，物体的 转化为弹簧的 。
3.机械能： 、 与 统称为机械能。
针对训练1. (多选)一物体在做自由落体运动过程中，重力做了2 J的功，则( )
A．该物体重力势能减少2 J B．该物体重力势能增加2 J
C．该物体动能减少2 J D．该物体动能增加2 J
任务三：机械能守恒定律
问题1.如图所示物体沿光滑曲面滑下，物体在某一时刻处在高度为 h1 的位置 A，这时它的速度是 v1，经过一段时间后，物体下落到高度为h2的另一位置 B，这时它的速度是 v2，在此过程中物体受哪些力？哪些力对物体做功？从动能定理知道，力对物体做的功等于物体动能的增加，写出此过程的动能定理关系式。另一方面， 重力对物体做的功等于物体重力势能的减少，写出此关系式。由以上两个关系式能得出物体在A、B两点的机械能有什么关系吗？
问题2.如果物体从位置 B沿光滑曲面上升到位置 A，重力做负功，这种情况下上式的关系是否还成立？
归纳总结：三、机械能守恒定律
1.内容：在只有 或 做功的物体系统内， 与 可以相互转化，而 保持不变。
2.表达式：Ek2＋Ep2＝ ，即E2＝ 。
3.机械能守恒定律成立的条件：物体系统内只有___________或____________做功。
注：只有重力或弹力做功，可以从以下三个方面进行理解：
（1）物体只受重力或弹力作用。
（2）存在其他力的作用，但其他力不做功，只有重力或弹力做功。
（3）相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化。
针对训练2.(多选)不计空气阻力，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。
针对训练3.(多选)如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中（ ）
A.弹簧的弹性势能不断增加 B.弹簧的弹性势能不断减少
C.小球和弹簧组成的系统机械能不断减少
D.小球和弹簧组成的系统机械能保持不变
针对训练4.如图所示，子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到最大高度的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.子弹的机械能守恒 B.木块的机械能守恒
C.子弹和木块的总机械能守恒 D.以上说法都不对
针对训练5.如图所示，质量m＝70 kg的运动员以10 m/s的速度从高h＝10 m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所在的水平面为零势能面，一切阻力可忽略不计.求运动员在B点时的机械能。
(g＝10 m/s2)
针对训练6.(多选)如图所示，在地面上以速度斜向上抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面。若以地面为参考平面且不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A.物体落到海平面时的重力势能为
B.重力对物体做的功为
C.物体在海平面上的动能为
D.物体在海平面上的机械能为
针对训练7.以10m/s的速度将质量为m的物体竖直向上抛出，不计空气阻力，g＝10 m/s2，则上升时到何处重力势能和动能相等？