高中物理 7.8《机械能守恒定律》同步导学案.doc

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1、八、机械能守恒定律【要点导学】1、机械运动的___________________统称为机械能。其含义是机械能的表现形式有三种:即__________________。有时物体只具有动能,如水平路面上匀速行驶的汽车(取路面上的重力势能为零),我们说汽车也具有机械能。2、三种形式的机械能之间也可以发生相互_______,如作竖直上抛运动的物体在上升过程中,_______在转化为_________;运动的小球碰到水平放置的一端固定的弹簧,在将弹簧压缩的过程中,小球的_________在转化为____________,弹出的过程中,_________又转化为小球的______

2、___。如果在转化过程中满足总机械能守恒,则对我们处理问题带来极大的便利。3、理论推理和实验验证都能指出:在只有____________的情况下,物体的动能和势能(含重力势能及弹簧势能)发生相互转化,但机械能的总量__________。机械能守恒定律的表达式为:____________________________,或者Ek2+Ep2=Ek1+Ep1此外还有WG=-ΔEp;-ΔEp=ΔEk;ΔE机=0(较适用于定性或半定量说理)4、应用机械能守恒定律处理问题的解题步骤:①确定研究对象和研究________(可以单个物体,也可以是相互作用的几个物体的整体);②考察___

3、__________的条件是否满足(这一步骤比较容易出错,也是考试的重点,应紧扣只有重力、弹力做功,只存在重力势能、弹性势能和动能的转化来判断);③对物体做运动的状态分析,确定物体的初末动能;选择零势能点或面,确定初末状态的势能值。(注意物体的速度应为对地速度);④应用机械能守恒定律列出方程m2v22/2+mgh2=m1v12/2+mgh1并解方程;⑤写好答案,必要时作讨论。[范例精析]例1不考虑弹性势能时下列运动中机械能一定守恒的是()A、自由落体运动B、竖直方向上做匀变速运动C、在竖直方向上做匀速直线运动D、在水平面上作匀加速直线运动解析不考虑弹性势能时机械能守恒的

4、条件是:“只有重力做功,只存在重力势能和动能的转化”。自由落体运动满足此条件,故机械能守恒;在竖直方向上做匀变速运动时,并不一定只受重力作用,可能有重力以外的力作用并做功,所以机械能不一定守恒;在竖直方向做匀速直线运动时,物体的动能不变,可重力势能在变化,所以机械能不守恒;在水平面上做匀加速直线运动时,物体的重力势能不变,可动能在增加,所以机械能不守恒,本题的正确选项是A。拓展判断物体的机械能是否一定守恒,要求紧扣判据。其思考过程具有发散性思维的特征,要求有一定的力和运动的感性知识作为经验,学习过程中应注意前后知识的联系,不能把机械能守恒定律孤立起来。其次一种比较简捷的

5、判断方法是看机械能的数量有无变化,若有变化则机械能肯定不守恒了。例2如图所示,轻质弹簧的一端与墙相联,质量为2kg的滑块以5m/s的速度沿光滑平面运动并压缩弹簧,求:(1)弹簧在被压缩过程中最大弹性势能,(2)当木块的速度减为2m/s时,弹簧具有的弹性势能。解析(1)滑块和弹簧组成的系统只有弹力做功,机械能守恒,当弹簧压缩到最短时,弹性势能最大,滑块的动能最小,此时滑块的动能全部转化为弹性势能,所以Epmax=mv02/2=25J;(2)根据机械能守恒mv02/2=mv12/2+Ep,解得Ep=21J拓展如果不用动能定理来处理,则需要求出弹簧的弹力对物体做的功,由于弹力

6、为变力做功W=kx2/2,本题没有告知k,往往会陷入无法求解的局面。例3如图所示,质量都是m的物体A和B,通过轻绳子跨过滑轮相连。斜面光滑,不计绳子和滑轮之间的摩擦。开始时A物体离地的高度为h,B物体位于斜面的底端,用手托住A物体,A、B两物均静止。撤去手后,求:(1)A物体将要落地时的速度多大?(2)A物落地后,B物由于惯性将继续沿斜面上升,则B物在斜面上的最远点离地的高度多大?解析(1)开始时A、B两物同时运动,并且速率相等,由于两物构成的整体(系统)只有重力做功,故整体的机械能守恒,从能量转化及分配来看,A物体减少的重力势能,一部分用来增加B物体的重力势能,另一部

7、分用来增加整体的动能。对应整体列出机械能守恒方程,就可以求出A物体将要落地时的速度。mgh-mghsinθ=(m+m)v2/2………………(1)整理得v=[gh(1-sinθ)]1/2(2)当A物体落地后,B物体由于惯性将继续上升,此时绳子松了,对B物体而言,只有重力做功,故B物体的机械能守恒,对应B物列出机械能守恒方程,就可以求出B物体离地的最大高度。取B为研究对象,设其上升的最远点离地高度为H,根据机械能守恒定律得:mv2/2=mg(H-hsinθ)…………(2)整理得H=h(1+sinθ)/2拓展应用机械能守恒定律时,通常用增加(或

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