7.8 机械能守恒定律—人教版高中物理必修二教案

人教版高中物-理必修二
7.8机械能守恒定律
教案
一、教学目标
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胡金毕:
体现三维目标1.知识与技能2.过程与方法3.情感态度与价值观
知道机械能的各种形式，能够分析动能与势能之间的相互转化；
能够根据动能定理和重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒；
会根据机械能守恒的条件判断机械能守恒，能运用机械能守恒定律；
能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。
教具准备
投影仪、多媒体课件
教学过程
一、机
械
能
定义：物体的动能和势能之和称为物体的机械能，用符号E表示。
机械能包括：动能、重力势能、弹性势能。
表达式：E=EK+EP
二、动能与势能的相互转化
动能和重力势能可以相互转化
动能和弹性势能可以相互转化
　　通过重力或弹簧弹力做功,
机械能可以从一种形式转化成另一种形式.
三、机械能守恒定律
1.
内容：在只有重力、(弹簧)弹力做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。
2.
条件：系统内只有重力、(弹簧)弹力做功，其它力不做功(或其它力做功代数和为零)。
机械能守恒条件的进一步理解
1.
从系统的内、外力做功的角度看,只有重力、（弹簧）弹力做功，具体表现为三种情况：
(1)只受重力、（弹簧）弹力。
(2)还受其它力，但其它力不做功。
(3)其它力做功，但做功的代数和为零。
2.
从能量转化的角度看，只有系统内动能和势能相互转化，无机械能与其它形式能量（如内能）之间的转化。
3.
数学表达式：
四、机械能守恒定律解题
应用机械能守恒定律解题
正确选取研究对象和研究过程，明确初、末状态的动能和势能，是解决问题的关键。
巩固训练
1．桌面距地面高为h，质量为m的小球从桌面边缘上方且距桌面高为H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面处于零势能位置，则小球落到地面前瞬间的机械能为(　　)
A．mgh
B．mgH
C．mg(H＋h)
D．mg(H－h)
【答案】：B　
【解析】：小球下落过程中，只有重力做功，机械能守恒，因为选取桌面为参考平面，所以开始时机械能为mgH，小球落地前瞬间的机械能仍为mgH，故选B正确。
2.
如图所示，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直．一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)(　　)
A.
B.
C.
D.
【答案】：B　
【解析】：据机械能守恒定律有mv2＝mg2R＋mv，物块从轨道上端水平飞出做平抛运动，有2R＝gt2和x＝vxt，联立解得，水平距离最大时，对应的轨道半径为故选B。
3．(多选)竖直放置的轻弹簧下连接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态，如图所示．则迅速放手后(不计空气阻力)(　　)
A．放手瞬间小球的加速度等于重力加速度
B．小球与弹簧、地球组成的系统机械能守恒
C．小球的机械能守恒
D．小球向下运动过程中，小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大
【答案】：BD　
【解析】：释放瞬间，由于弹力向下，所以加速度大于重力加速度，A错误；小球、弹簧和地球组成的系统机械能守恒，B正确，C错误；小球在向下运动过程中，重力势能一直减小，所以动能与弹性势能之和在一直增大，D正确。
4.
如图所示，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动．已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在最高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g，则N1－N2的值为(　　)
A．3mg
B．4mg
C．5mg
D．6mg
【答案】D　
【解析】：设小球在最低点速度为v1，在最高点速度为v2，根据牛顿第二定律：在最低点有N1－mg＝　①，在最高点有N2＋mg＝　②，根据机械能守恒定律：mv＋mg·2R＝mv　③，联立以上三个方程式可以得到：N1－N2＝6mg，故选项D正确，A、B、C错误。
5．一物体由h高处自由落下，当物体的动能等于势能时，物体经历的时间为(　　)
A.
B.
C.
D．以上都不对
【答案】：B　
【解析】：设物体动能等于势能时，速度为v，则mv2＋Ep＝mgh，且mv2＝Ep，
即mv2＝mgh，v＝，又物体做自由落体运动，v＝gt，所以＝gt，t＝，B正确。
6．下列说法正确的是(　　)
A．机械能守恒时，物体一定不受阻力
B．机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用
C．物体做匀速运动时，机械能必守恒
D．物体所受的外力不等于零，其机械能也可以守恒
【答案】：D
【解析】：机械能守恒的条件是只有重力做功或系统内物体间的弹力做功。机械能守恒时，物体或系统可能不只受重力和弹力作用，也可能受其他力，但其他力不做功或做的总功一定为零，A、B错；物体沿斜面匀速下滑时，它处于平衡状态，但机械能不守恒，C错；物体做自由落体运动时，合力不为零，但机械能守恒，D对。