2020年高中物理学案(新人教必修二)7.8《机械能守恒定律》3.docx

7.8《机械能守恒定律》导学案
【学习目标】
1．知道机械能的概念，知道物体的动能和势能可以相互转化。
2．理解机械能守恒定律的内容。
3．在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式
【重点难点】
机械能守恒定律的理解和应用
【学法指导】
认真阅读教材，体会机械能的概念，体会机械能守恒的含义。
【学问链接】
1．重力势能：物体的重力与其所处_________的乘积叫重力势能能。定义式_________，是标量，具有相对性，只与位置有关，是状态量。
2．重力做功和重力势能变化的关系：WG=___________，WG是过程量，打算于始末位置，与路径_________。
3．弹性势能：发生弹性形变的物体由弹力打算的势能叫________，是标量，是状态量。弹力做功和弹性势能变化的关系：W弹=___________，弹力做正功，弹性势能削减，数值对应相等。
4．动能：物体由于__________而具有的能量叫动能。_________，动能是标量，是状态量，也有相对性。
5．动能定理：外力对物体做的_________等于物体动能的变化。W总=_________________
思维要点：__________________。（1）明确对象和争辩过程，找出____、______状态的速度。（2）_________分析（包括重力、弹力等），明确各力做功的________。（3）留意运动的_______性，明确各阶段外力做功的状况
【学习过程】
一、动能与势能的相互转化
1．阅读教材75页，列举重力势能和动能相互转化的实例，课上沟通

2．阅读教材75页，列举弹性势能和动能相互转化的实例，课上沟通

3．什么是机械能？物体的_______、___________、_____________统称为机械能。
结论：以上实例表明，通过______做功或________做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。
【尝试应用1】做平抛运动的小球，在运动过程中__________能转化为________能。如图，物体在光滑的水平面上滑行，遇到弹簧上，在弹簧被压缩的过程中，物体的—________能转化为______________能，当物体速度为_____时，弹簧压缩量最大，此时弹簧的弹性势能达到__________，之后弹簧把物体弹回，弹簧的___________向物体的_______转化。
二、机械能守恒定律
1．机械能守恒定律的导出
取地面为参考平面，则质量为m的物体在A处的重力势能为EP1= ，在B处的重力势能为EP2=
物体从A到B重力做的功W= （依据功定义式写）①
h1
h2
A
B
v1
v2
若物体在A处的速度为v1 ，在B处的速度为v2，依据动能定理可得
合力（即重力）的功W= ②
则由①②可得到：
移项后可得
结论：在只有重力做功的物体系统内， 与 相互转化，而总的机械能保持不变。
同理，在只有弹簧的弹力做功的物体系统内， 与 相互转化，而总的机械能保持不变。
2．机械能守恒定律
（1）定律内容：在只有_______或________做功的物体系统内，动能和势能相互转化，但机械能的总量保持不变。（2）表达式： 或 ______
（3）推断机械能守恒的方法：①依据定律，是否只有 或 做功。②除动能和势能外，看是否有其他形式的能参与转化。
【尝试应用2】下列运动中机械能守恒的是 （ ）
A．降落伞在空中匀速下降 B．抛出去的铅球（不计空气阻力）
C．流星划过天空发出光明的光 D．光滑曲面上自由下滑的物体
【合作探究】以物体沿光滑斜面下滑为例，推导机械能守恒定律的表达式，自己设出需要的物理量。 推导：
3．例题（课本76页）

争辩：应用机械能守恒定律解题，与直接用牛顿定律解题相比，具有哪些优点和不足？

【训练测试】
1． 以下说法正确的是(　　)
A．物体做匀速运动，它的机械能肯定守恒
B．物体所受合力的功为零，它的机械能肯定守恒
C．物体所受的合力不等于零，它的机械能可能守恒
D．物体所受的合力等于零，它的机械能肯定守恒
2． 游乐场中的一种滑梯如图所示．小伴侣从轨道顶端由静止开头下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则(　　)

A．下滑过程中支持力对小伴侣不做功
B．下滑过程中小伴侣的重力势能增加
C．整个运动过程中小伴侣的机械能守恒
D．在水平面滑动过程中摩擦力对小伴侣做负功
3． 北京残奥会的开幕式上，三届残奥会冠军侯斌依靠双手牵引使自己和轮椅升至高空，点燃了残奥会主火炬，其超越极限、克服万难的形象震撼了大家的心灵．假设侯斌和轮椅是匀速上升的，则在上升过程中侯斌和轮椅的(　　)

A．动能增加 B．重力势能增加
C．机械能削减 D．机械能不变
4．如图是为了检验某种防护罩承受冲击力量的装置，M为半径R＝1.0m，固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，N为待检验的固定曲面，该曲面在竖直面内的截面为半径r＝m的圆弧，圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点．M的下端相切处置放竖直向上的弹簧枪，可放射速度不同的质量m＝0.01kg的小钢珠，假设某次放射的钢珠沿轨道恰好能过M的上端点，水平飞出后落到N的某一点上．取g＝10m/s2，求：

(1)放射该钢珠前，弹簧的弹性势能EP多大？
(2)钢珠落到圆弧N上时的速度大小vN是多少？

【参考答案】
1．答案：C
2．答案：AD
解析：下滑过程中支持力的方向总与速度方向垂直，所以支持力不做功，A正确；越往下滑动重力势能越小，B错误；摩擦力的方向与速度方向相反，所以摩擦力做负功，机械能削减，D正确，C错误．
3．答案：B
解析：匀速上升过程中动能不变，重力势能增加，机械能增加，所以只有B项正确．
4．答案：(1)0.15J　(2)4m/s
解析：(1)设钢珠在M轨道最高点的速度为v，
mg＝m①
从放射前到最高点，由机械能守恒定律得：
EP＝mgR＋mv2②
联立①、②解出EP＝0.15J
(2)钢珠从最高点飞出后，做平抛运动x＝vt③
y＝gt2④
由几何关系x2＋y2＝r2⑤
从飞出M到打在N的圆弧面上，由机械能守恒定律：
mgy＋mv2＝mv⑥
联立①、③、④、⑤、⑥解出所求vN＝4m/s
【学习反思】
机械能守恒定律的表达式有哪些？应用机械能守恒定律求解问题的一般步骤是怎样的？