8.4 机械能守恒定律—人教版（2019） 高中物理必修第二册学案
文档属性
| 名称 | 8.4 机械能守恒定律—人教版（2019） 高中物理必修第二册学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 243.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-11 09:23:09 | ||
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文档简介
高一
必修二
物理导学案
课题：
机械能守恒定律
一、学习目标：
1、知道机械能的概念。
2、理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。
3、能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。
4、能正确分析物体系统内所具有的机械能，判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。
二、自主阅读反馈
(1)追寻守恒量：伽利略的斜面实验中，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_____，这说明某种“东西”在小球运动的过程中是
的。
(2)重力势能可以与
相互转化。
(3)弹性势能可以与
相互转化。
(4)机械能：
①重力势能、
势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为
。
②机械能可以从一种形式
成另一种形式。
(5)机械能守恒内容
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以_______
，而总的机械能
。
(6)机械能守恒条件：物体系统内只有
或
做功。
思考：由上面的实例可以看出，动能和势能是可以互相转化的，这种转化必须借助的因素是什么？
三、问题思考
1．推导：
如图所示，物体沿光滑曲面下滑，开始时物体处于位置A，经过一段时间后物体运动到B位置，研究物体由A到B的过程中能量的变化情况。
由于物体由A到B的过程中，只有
重力
做功，物体的动能发生变化，由于物体的高度降低，重力做正功，物体的动能将增加，由动能定理得
mv2
另一方面，由于
重力
做功，会引起重力势能的变化，重力做正功，重力势能
减小
，从重力做功与重力势能的关系知道
WG＝EP1－EP2＝－ΔEp
由上面的两式相等可得：
分析等式两边的意义能得到的结论：
或
。
同样可以证明：在只有弹力做功的物体系内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。
思考：如图所示,过山车在高处关闭发动机飞奔而下,忽略一切阻力。
讨论:
(1)过山车受什么力?各做什么功?
(2)过山车动能和势能怎么变化?过山车下滑过程的机械能守恒吗?
思考：如图,运动员抛铅球,铅球质量为m,抛出点所在位置的高度为h,初始速度为v0,忽略空气阻力,重力加速度为g。
讨论:(1)铅球在空中运动过程中,
能量如何转化?
(科学思维)
(2)铅球运动过程中机械能守恒吗?落地点的动能为多少?
四、知识精讲：
1、对三种表达式的理解
(1)Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，这里应注意等式不是指某两个特别的状态，而是过程中的每一状态机械能的总量都是守恒的，但我们解题时往往选择与题目所述条件或所求结果相关的状态建立方程式。另外表达式中Ep是相对的，建立方程时必须选择合适的参考平面，且每一状态的Ep都应是对同一参考平面而言的。
(2)ΔEk＝－ΔEp，系统动能的增加量等于系统重力势能的减少量，可以不选择参考平面。
(3)ΔEA＝－ΔEB，将系统分为A、B两部分，A部分机械能的增加量等于另一部分B的机械能的减少量，可以不选择参考平面。
2、机械能守恒定律和动能定理的比较
典例1、下列情况中,说法正确的是
( C )
A.物体做匀速运动时,机械能一定守恒
B.物体所受合外力做功为零时,机械能一定守恒
C.物体所受合外力做功不为零时,机械能可能守恒
D.物体做曲线运动时,机械能一定不守恒
2、.如图所示,下列说法正确的是(所有情况均不计摩擦、空气阻力以及滑轮质量)
( D )
A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空则机械能守恒,若加速升空则机械能不守恒
B.乙图中,物块在外力F的作用下匀速上滑,物块的机械能守恒
C.丙图中,物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中,物块A的机械能守恒
D.丁图中,物块A加速下落、物块B加速上升的过程中,A、B系统机械能守恒
3、A的质量m1=4m,B的质量m2=m,斜面固定在水平地面上。开始时将B按在地面上不动,然后放手,让A沿斜面由静止下滑而B上升。斜面足够长,A与斜面无摩擦,如图,设当A沿斜面下滑s距离后,细绳突然断了,求B上升的最大高度H。(不计空气阻力、绳与滑轮摩擦)
1.2s
五、课堂检测：
1.下列描述的物理过程中,研究对象机械能守恒的是
( C )
A.拉着物体沿斜面加速上滑的过程
B.跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降的过程
C.运动员投出的铅球在空中飞行的过程(空气阻力不计)
D.汽车匀速通过一座拱形桥的过程
2.如图所示,两个内壁光滑,半径不同的半球形碗放在不同高度的水平面上,使两碗口处于同一水平面,现将两个完全相同的小球a、b分别从两个碗左边的边缘处静止释放,在释放后的运动过程中,关于两球的机械能判断正确的是( A )
A.球a的机械能始终等于球b的机械能
B.球a的机械能始终大于球b的机械能
C.球a的机械能始终小于球b的机械能
D.两球机械能的大小关系无法比较
3.两个质量分别为m和2m的小球,分别从高度为2h和h处自由下落,忽略空气阻力,则它们落地时的动能之比为
( A )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶1
4.竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上,上端与轻质平板相连,平板与地面间的距离为H1,如图所示。现将一质量为m的物块轻轻放在平板中心,让它从静止开始往下运动,直至物块速度为零,此时平板与地面的距离为H2,则此时弹簧的弹性势能Ep为( C )
A.mg
H1
B.mgH2
C.mg(H1-H2)
D.mg(H1+H2)
5.如图甲所示,链球是田径运动中投掷项目之一,它由铁或铜制成的球体、链条和把手组成,链球的投掷过程为:运动员在直径2.135米的圆圈内,双手握住链球的把手,如图乙所示,然后经过预摆和3～4圈连续加速旋转,当球加速到最大速度以后再脱手而出,如图丙所示。若忽略各处摩擦力,关于投掷过程下列说法正确的是
( B )
A.若球体在水平面上做圆周运动,则一定是变速圆周运动
B.若球体在水平面上做圆周运动,则链条一定不会在水平线上
C.运动员松开把手时,链球沿径向飞出
D.链球从预摆到飞出过程机械能守恒
6.如图,在地面上以速度v0抛出质量为m的物体,抛出后物体落在比地面低h的海平面上,若以地面为零势能参考面,且不计空气阻力,则
( C )
A.物体在海平面的重力势能为mgh
B.重力对物体做的功为-mgh
C.物体在海平面上的动能为m+mgh
D.物体在海平面上的机械能为m+mgh
7、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=5
m的半圆,圆管截面半径r?R。有一质量为m=1
kg、半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0=15
m/s射入圆管,问:(g取10
m/s2)
(1)小球从C端出来的速度多大?
(2)小球从C端出来运动到AB轨道上的位置距B点多远?
【解析】(1)小球从A到C,由机械能守恒定律得:
2mgR+m=m
解得:vC=5
m/s
(2)小球从C点射出后做平抛运动,
则有竖直方向:2R=gt2
水平方向:x=vCt
解得:x=5
m
答案:(1)5
m/s (2)5
m
必修二
物理导学案
课题：
机械能守恒定律
一、学习目标：
1、知道机械能的概念。
2、理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。
3、能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。
4、能正确分析物体系统内所具有的机械能，判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒。
二、自主阅读反馈
(1)追寻守恒量：伽利略的斜面实验中，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_____，这说明某种“东西”在小球运动的过程中是
的。
(2)重力势能可以与
相互转化。
(3)弹性势能可以与
相互转化。
(4)机械能：
①重力势能、
势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为
。
②机械能可以从一种形式
成另一种形式。
(5)机械能守恒内容
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以_______
，而总的机械能
。
(6)机械能守恒条件：物体系统内只有
或
做功。
思考：由上面的实例可以看出，动能和势能是可以互相转化的，这种转化必须借助的因素是什么？
三、问题思考
1．推导：
如图所示，物体沿光滑曲面下滑，开始时物体处于位置A，经过一段时间后物体运动到B位置，研究物体由A到B的过程中能量的变化情况。
由于物体由A到B的过程中，只有
重力
做功，物体的动能发生变化，由于物体的高度降低，重力做正功，物体的动能将增加，由动能定理得
mv2
另一方面，由于
重力
做功，会引起重力势能的变化，重力做正功，重力势能
减小
，从重力做功与重力势能的关系知道
WG＝EP1－EP2＝－ΔEp
由上面的两式相等可得：
分析等式两边的意义能得到的结论：
或
。
同样可以证明：在只有弹力做功的物体系内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变。
思考：如图所示,过山车在高处关闭发动机飞奔而下,忽略一切阻力。
讨论:
(1)过山车受什么力?各做什么功?
(2)过山车动能和势能怎么变化?过山车下滑过程的机械能守恒吗?
思考：如图,运动员抛铅球,铅球质量为m,抛出点所在位置的高度为h,初始速度为v0,忽略空气阻力,重力加速度为g。
讨论:(1)铅球在空中运动过程中,
能量如何转化?
(科学思维)
(2)铅球运动过程中机械能守恒吗?落地点的动能为多少?
四、知识精讲：
1、对三种表达式的理解
(1)Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，这里应注意等式不是指某两个特别的状态，而是过程中的每一状态机械能的总量都是守恒的，但我们解题时往往选择与题目所述条件或所求结果相关的状态建立方程式。另外表达式中Ep是相对的，建立方程时必须选择合适的参考平面，且每一状态的Ep都应是对同一参考平面而言的。
(2)ΔEk＝－ΔEp，系统动能的增加量等于系统重力势能的减少量，可以不选择参考平面。
(3)ΔEA＝－ΔEB，将系统分为A、B两部分，A部分机械能的增加量等于另一部分B的机械能的减少量，可以不选择参考平面。
2、机械能守恒定律和动能定理的比较
典例1、下列情况中,说法正确的是
( C )
A.物体做匀速运动时,机械能一定守恒
B.物体所受合外力做功为零时,机械能一定守恒
C.物体所受合外力做功不为零时,机械能可能守恒
D.物体做曲线运动时,机械能一定不守恒
2、.如图所示,下列说法正确的是(所有情况均不计摩擦、空气阻力以及滑轮质量)
( D )
A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空则机械能守恒,若加速升空则机械能不守恒
B.乙图中,物块在外力F的作用下匀速上滑,物块的机械能守恒
C.丙图中,物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中,物块A的机械能守恒
D.丁图中,物块A加速下落、物块B加速上升的过程中,A、B系统机械能守恒
3、A的质量m1=4m,B的质量m2=m,斜面固定在水平地面上。开始时将B按在地面上不动,然后放手,让A沿斜面由静止下滑而B上升。斜面足够长,A与斜面无摩擦,如图,设当A沿斜面下滑s距离后,细绳突然断了,求B上升的最大高度H。(不计空气阻力、绳与滑轮摩擦)
1.2s
五、课堂检测：
1.下列描述的物理过程中,研究对象机械能守恒的是
( C )
A.拉着物体沿斜面加速上滑的过程
B.跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降的过程
C.运动员投出的铅球在空中飞行的过程(空气阻力不计)
D.汽车匀速通过一座拱形桥的过程
2.如图所示,两个内壁光滑,半径不同的半球形碗放在不同高度的水平面上,使两碗口处于同一水平面,现将两个完全相同的小球a、b分别从两个碗左边的边缘处静止释放,在释放后的运动过程中,关于两球的机械能判断正确的是( A )
A.球a的机械能始终等于球b的机械能
B.球a的机械能始终大于球b的机械能
C.球a的机械能始终小于球b的机械能
D.两球机械能的大小关系无法比较
3.两个质量分别为m和2m的小球,分别从高度为2h和h处自由下落,忽略空气阻力,则它们落地时的动能之比为
( A )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶1
4.竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上,上端与轻质平板相连,平板与地面间的距离为H1,如图所示。现将一质量为m的物块轻轻放在平板中心,让它从静止开始往下运动,直至物块速度为零,此时平板与地面的距离为H2,则此时弹簧的弹性势能Ep为( C )
A.mg
H1
B.mgH2
C.mg(H1-H2)
D.mg(H1+H2)
5.如图甲所示,链球是田径运动中投掷项目之一,它由铁或铜制成的球体、链条和把手组成,链球的投掷过程为:运动员在直径2.135米的圆圈内,双手握住链球的把手,如图乙所示,然后经过预摆和3～4圈连续加速旋转,当球加速到最大速度以后再脱手而出,如图丙所示。若忽略各处摩擦力,关于投掷过程下列说法正确的是
( B )
A.若球体在水平面上做圆周运动,则一定是变速圆周运动
B.若球体在水平面上做圆周运动,则链条一定不会在水平线上
C.运动员松开把手时,链球沿径向飞出
D.链球从预摆到飞出过程机械能守恒
6.如图,在地面上以速度v0抛出质量为m的物体,抛出后物体落在比地面低h的海平面上,若以地面为零势能参考面,且不计空气阻力,则
( C )
A.物体在海平面的重力势能为mgh
B.重力对物体做的功为-mgh
C.物体在海平面上的动能为m+mgh
D.物体在海平面上的机械能为m+mgh
7、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=5
m的半圆,圆管截面半径r?R。有一质量为m=1
kg、半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0=15
m/s射入圆管,问:(g取10
m/s2)
(1)小球从C端出来的速度多大?
(2)小球从C端出来运动到AB轨道上的位置距B点多远?
【解析】(1)小球从A到C,由机械能守恒定律得:
2mgR+m=m
解得:vC=5
m/s
(2)小球从C点射出后做平抛运动,
则有竖直方向:2R=gt2
水平方向:x=vCt
解得:x=5
m
答案:(1)5
m/s (2)5
m