2018届高考物理主题二机械能及其守恒定律2.4机械能守恒定律学案粤教版

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1、2.4　机械能守恒定律学习目标核心提炼1.知道什么是机械能，理解物体动能和势能的相互转化。1个概念——机械能1个定律——机械能守恒定律1个条件——机械能守恒定律的条件1个应用——应用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题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。[观图助学]如图是摆动着的小球，不计空气阻力，试问：小球在摆动过程中是什么能与什么能的转化？从左、右两边摆动的最高点可以发现这两种能的总和有什么规律？向上摆动的过程呢？1.动能与势能的相互转化

2、(1)动能与重力势能间的转化：只有重力做功时，若重力做正功，则重力势能转化为动能；若重力做负功，则动能转化为重力势能。(2)动能与弹性势能间的转化：只有弹力做功时，若弹力做正功，则弹性势能转化为动能；若弹力做负功，则动能转化为弹性势能。2.机械能(1)定义：动能和势能(包括重力势能和弹性势能)的统称，表达式为E＝Ek＋Ep。(2)机械能是状态量，是标量，没有方向但有正负之分。3.机械能守恒定律(1)内容：在只有重力做功的情形下，物体的动能与重力势能发生相互转化，而机械能的总量保持不变。(2)守恒定律

3、表达式15Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1，即E2＝E1。[理解概念]判断下列说法是否正确。(1)只有重力做功时，重力势能只能与动能相互转化。(√)(2)机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用。(×)(3)合力为零，物体的机械能一定守恒。(×)(4)合力做功为零，物体的机械能保持不变。(×)(5)只有重力做功时，物体的机械能一定守恒。(√)　机械能守恒条件的理解[观察探究]如图1所示，过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下。图1(1)过山车受哪些力作用？各做什么功？(2)过山车下滑时，动能和势能怎

4、么变化？两种能的和不变吗？(3)若忽略过山车的摩擦力和空气阻力，过山车下滑时机械能守恒吗？答案　(1)重力、支持力、摩擦力和空气阻力。重力做正功，支持力不做功，摩擦力和空气阻力做负功。(2)动能增加、势能减小，因为摩擦阻力和空气阻力做负功，所以动能和势能的和变小。(3)守恒。[探究归纳]机械能守恒条件的理解1.从能量特点看：系统内部只发生动能和势能的相互转化，无其他形式能量(如内能)之间转化，系统机械能守恒。2.从做功角度来看：只有重力做功或系统弹力做功，系统机械能守恒，具体表现为：(1)物体只受重

5、力或系统内弹力作用；15(2)除重力和系统内弹力外，其他力不做功；(3)除重力和系统内弹力外，其他力做功的代数和为零。3.从机械能的定义看：根据动能与势能之和是否变化判断机械能是否守恒，如一个物体沿水平方向匀速运动时，动能和势能之和不变，机械能守恒；但沿竖直方向匀速运动时，动能不变，势能变化，机械能不守恒。[试题案例][例1](多选)不计空气阻力，下列说法中正确的是(　　)A.用绳子拉着物体匀速上升，只有重力和绳子的拉力对物体做功，机械能守恒B.做竖直上抛运动的物体，只有重力对它做功，机械能守恒C.

6、沿光滑斜面自由下滑的物体，只有重力对物体做功，机械能守恒D.用水平拉力使物体沿光滑水平面做匀加速直线运动，机械能守恒解析　选项A中，有绳的拉力对物体做功，所以机械能不守恒，选项A错误；选项B中，竖直上抛的物体，只有重力做功，机械能守恒，选项B错误；选项C中，物体除受重力作用外还受斜面支持力作用，但支持力不做功，机械能守恒，选项C正确；选项D分析同选项A，因此也是错误的。答案　BC机械能守恒的判断方法(1)做功条件分析：只有重力和系统内弹力做功，其他力不做功。(2)能量转化分析法：系统内只有动能、重力

7、势能及弹性势能间相互转化，即系统内只有物体间的机械能相互转移，则机械能守恒。(3)定义判断法，如物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时，动能不变，势能变化，机械能不守恒。[针对训练1](多选)如图2所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中(　　)15图2A.弹簧的弹性势能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球和弹簧组成的系统机械能不断减少D.小球和弹簧组成的系统机械能保持不变解析　从B到C，小球克服弹力做功

8、，弹簧的弹性势能不断增加，A正确，B错误；对小球、弹簧组成的系统，只有重力和系统内弹力做功，系统机械能守恒，C错误，D正确。答案　AD　机械能守恒定律的应用[要点归纳]1.机械能守恒定律的应用步骤首先对研究对象进行正确的受力分析，判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件。若机械能守恒，则根据机械能守恒定律列出方程，或再辅以其他方程进行求解。2.机械能守恒定律常用的三种表达式(1)从不同状态看：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(或E1＝E2)此式表示系统的两个状