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2020年高中物理学案(新人教必修二)7.8《机械能守恒定律》4.docx
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1、 班级_ 组别_ 座号_ 姓名_教学目标1.知道机械能的各种形式,能够分析动能和势能之间的相互转化问题。2.能够依据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系,推导出机械能守恒定律。3.会依据机械能守恒的条件推断机械能是否守恒,能利用机械能守恒定律解决有关问题。4.能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件,领悟运用机械能守恒定律解决问题的优越性。 重点:1.理解机械能守恒定律的内容。 2.能运用机械能守恒定律解决简洁的物理问题。难点:1.理解机械能守恒的条件。2.能够推断在一个具体的过程中机械能是否守恒。 教学方法:学案导学学习过程一、 自主学习效果检测(一)动能与势能的相互转化1.转化条件:有_
2、或_做功。2.转化特点:重力或弹力做_时,势能向动能转化;重力或弹力做_时,动能向势能转化。3机械能:包括_、_和弹性势能。 二、机械能守恒定律1.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_。2.守恒定律表达式(1)Ek2-Ek1=_,即Ek增=_。(2)Ek2+Ep2=_。(3)E2=_。3.守恒条件:只有_做功。 三、机械能守恒定律的应用1应用机械能守恒定律解决问题,只需考虑运动的_和_,不必考虑两个状态间过程的细节。2用牛顿运动定律解决问题时,需要分析过程中各种力的作用,所以应用机械能守恒定律解题要比应用牛顿运动定律解题_(A简洁B简单)。【判一判】(1)机
3、械能包括动能和势能。( )(2)做平抛运动的物体的机械能守恒。( )(3)只有重力对物体做功与物体只受重力含义相同。( )(4)物体处于平衡状态时,机械能肯定守恒。( ) 动能与势能的转化二、课堂探究,小组合作学习主题一; 动能与势能的转化1用细线、小球、带有标尺的铁架台等做试验。把一个小球用细线悬挂起来,并将其拉到肯定高度的A点,然后放开,小球在摇摆过程中,重力势能和动能相互转化。我们看到,小球可以摆到与A点等高的C点,如图甲所示。假如用尺子在某一点拦住细线,小球虽然不能摆到C点,但摆到另一侧时,也能达到跟A点相同的高度,如图乙所示。在这个小试验中,小球的受力状况如何?各个力的做功状况如何?
4、这个小试验说明白什么问题? 2.试结合表格分析动能与势能的转化状况。现象能量转化状况(1)从树上掉下的苹果_向_转化(2)物块以肯定的初速度冲上光滑斜面_向_转化(3)拉弓射箭_向_转化【变式训练】动能和弹性势能之间也可以相互转化。例如,像图甲那样,以肯定速度运动的小球能使弹簧压缩,这时小球_弹力做功,使动能转化成弹簧的_;小球静止以后,被压缩的弹簧又能将小球弹回(如图乙所示),这时弹力对小球_,又使弹簧的_转化成小球的_。主题二:机械能守恒定律1.如图物体沿光滑曲面滑下,试用我们学过的动能定理以及重力做功和重力势能的关系,推导出物体在A处的机械能和在B处的机械能相等。2.如图,小球以初速度v
5、0压缩弹簧,水平接触面光滑,小球和弹簧组成的系统的机械能如何变化?【探究归纳】机械能守恒定律的条件1.物体只受重力或者只受弹力;2.物体除受重力或弹力外,还受其他力的作用,但其他力做功的代数和为零。【典例2】如图所示,在大型露天游乐场中翻滚过山车的质量为1 t,从轨道一侧的顶点A处由静止释放,到达底部B处后又冲上环形轨道,使乘客头朝下通过C点,再沿环形轨道到达底部B处, 最终冲上轨道另一侧的顶端 D处,已知D与A在同一水平面上。A、B间的高度差为20 m,圆环半径为5 m,假如不考虑车与轨道间的摩擦和空气阻力,g取10 m/s2。试求:(1)过山车通过B点时的动能;(2)过山车通过C点时的速度
6、;(3)过山车通过D点时的机械能。(取过B点的水平面为零势能面) 【思路点拨】解答本题应把握以下两点:(1)分析物体受力状况,推断物体的机械能是否守恒。(2)确定争辩过程,利用机械能守恒定律求解。【解析】(1)过山车由A点运动到B点的过程中,由机械能守恒定律Ek增=Ep减可得过山车在B点时的动能。(2)同理可得,过山车从A点运动到C点时有解得(3)由机械能守恒定律可知,过山车在D点时的机械能就等于在A点时的机械能,取过B点的水平面为零势能面,则有ED=EA=mghAB=1031020 J=2105 J【规律方法】推断机械能守恒的方法(1)利用机械能的定义推断:分析动能与势能的和是否变化。(2)
7、用做功推断:若物体系统中只有重力(或弹簧的弹力)做功,或有其他力做功但其他力做功的代数和为零,机械能守恒。(3)用能量转化来推断:若物体系统中只有动能和势能的相互转化,则物体系统的机械能守恒。(4)对于一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等问题机械能一般不守恒。【规律方法】用机械能守恒定律解决问题的一般步骤(1)选取争辩对象物体或系统。(2)依据争辩对象所经受的物理过程,进行受力、做功分析,推断机械能是否守恒。(3)恰当地选取参考平面,确定争辩对象在过程的初、末状态时的机械能。(4)选取便利的机械能守恒定律的方程形式(Ek1Ep1Ek2Ep2、EkEp或EAEB)进行求解。三、随堂检测,分层达标
8、训练【基础达标】 1.关于机械能守恒定律的适用条件,下列说法中正确的是( )A.只受重力或弹力作用时,机械能守恒B.除重力或弹力外有其他作用力时,只要合外力为零,机械能就守恒C.除重力或弹力外有其他作用力时,只要其他力的合力的功为零,机械能就守恒D.炮弹在空中飞行不计阻力时,仅受重力作用,所以爆炸前后其机械能守恒2.如图所示,一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下,对于其机械能的变化状况,下列推断正确的是( )A.重力势能减小,动能不变,机械能减小B.重力势能减小,动能增加,机械能减小C.重力势能减小,动能增加,机械能增加D.重力势能减小,动能增加,机械能不变3.游乐场中的一种滑梯如图所示。小伴侣从轨
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