2019-2020年高中物理 7.8 机械能守恒定律 导学案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 7.8 机械能守恒定律 导学案 新人教版必修2一、学习目标1知道什么是机械能，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，知道它的含义和适用条件。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。二、温故知新动能和势能的转化规律（2）沿光滑斜面向下运动的物体： 能转化为 能（3）竖直上抛的物体 ， 上升时： 能转化为 能 下落时： 能转化为 能三、自学提纲思考1：动能和势能的相互转化是否存在某种定量关系，遵守什么规律呢？我们下面再看这样一个例子：演示1：如图581，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化我们看到，小球可以摆到跟A点等高的C点，如图581甲如果用尺子在某一点挡住细线，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581乙思考2：在这个小实验中，小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么问题?实验证明，小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化在摆动过程中，小球总能回到原来的高度可见， 总和不变演示2，如图582，水平方向的弹簧振子用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化思考3：在这个实验中，小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个实验说明了什么?实验证明，小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化小球在往复运动过程中总能回到原来的位置，可见， 总和应该不变动能、重力势能和弹性势能统称为 能总结：虽然动能不断地变化，势能也不断地变化，它们的变化应该存在一个规律，即总的机械能 四、探究导航单个物体的机械能守恒情境一：如图，质量为m的小球从曲面上滚下，到A点时速度为v1，距地面的高度为h1，到B点时速度为v2，距地面的高度为h2。自学：1、小球的机械能由哪几种能量组成？在A、B两点的机械能分别如何表示？2、此过程中外力对小球做的总功W总和重力做功WG分别如何表示？3、W总和WG是否相等？要使二者相等，应满足什么条件？对话：1、若外力的总功W总与重力做功WG相等，请分析小球在A、B两点的机械能满足什么关系？ 2、若曲面不光滑，小球的机械能将减少，减少的机械能哪里去了？3、请你总结出小球机械能守恒的条件。在只有 做功的物体系统（研究对象是物体和地球组成的系统）内， 和 发生相互转化，但机械能的总量 。同样可以证明：只有弹簧弹力做功的物体系统(研究对象是物体与弹簧组成的系统)内，弹簧的 与物体的 发生相互转化，但机械能的总量 。以弹簧振子为例简要分析，系统的动能和弹性势能的相互转化系统的机械能保持不变结论：（1）机械能守恒定律内容： （2）机械能守恒定律的表达式：_ _对机械能守恒条件的理解：1从系统做功的角度看，只有_或_做功。包括两种情况：（1）物体只受_或_，不受其他的力；（2）物体受重力或弹力以外其它的力，但其它力_功，或其它力所做功代数和为_。请分析以上三个实例：物体从光滑斜面上下滑；悬挂着的小球在竖直面内摆动；水平方向的弹簧振子做往复运动 2从能量转化的角度看，只有系统内_和_相互转化，无其它形式能量（如内能）之间的转化思考与讨论：一个小球在真空中自由下落，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落，它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能?例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为，最大偏角为，如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度是多大？五、随堂小练在下面列举的各个实例中（除a外都不计空气阻力），哪些情况机械能是守恒的？说明理由。跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下落抛出的手榴弹或标枪在空中运动拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升（图甲）在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来（图乙）用细绳拴着一个小球，使小球在竖直面内做圆周运动六、拓展训练物体物体系统的机械能守恒情境二：如图所示，一根不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b. a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧自学：松手后b球落地之前，a、b组成的系统机械能守恒吗？你是如何判断的？小球a和小球b的机械能分别如何变化？对话：1、请你列出系统机械能守恒的方程，你能想到哪几种表达形式？ 2、请你计算出b球落地前瞬时的速度。七、达标检测1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中正确的是：A、做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒；B、做匀速变速直线运动的物体，机械能一定守恒；C、外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒；D、物体若只有重力做功，机械能一定守恒。2、如图所示，桌面高度为h，质量为m的小球，从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，小球落到地面前的瞬间的机械能应为A、mgh B、mgH C、mg（H+h） D、mg（H-h）3、如图所示，轻弹簧一端与墙相连处于自然状态，质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5m/s的速度运动并开始挤压弹簧，求弹簧的最大弹性势能及木块被弹回速度增大到3m/s时弹簧的弹性势能。4、将物体由地面竖直上抛，如果不计空气阻力，物体能够达到的最大高度为H，当物体在上升过程中的某一位置时，它的动能和重力势能相同，则这一位置的高度是A、H B、H C、H D、H5、如图所示，AB为一长为L的光滑水平轨道，小球从A点开始做匀速直线运动，然后冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆环，到达最高点C后抛出，最后落回到原来的出发点A处，如图所示，试求小球在A点运动的速度为多大？6、如图所示，在光滑水平桌面上有一质量为M的小车，小车跟绳一端相连，绳子另一端通过滑轮吊一个质量为m的砖码，则当砝码着地的瞬间（小车未离开桌子）小车的速度大小为多大？在这过程中，绳的拉力对小车所做的功为多少？三、小结四、作业：课堂作业1-11