高中物理《机械能守恒定律》学案1 新人教版必修2.doc

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1、7.8机械能守恒定律学习目标:1.知道机械能的概念,能确定机械能的大小。2.会正确推导自由落体运动、竖直上抛的上升过程中的机械能守恒定律。3.掌握机械能守恒定律,知道它的含义和适用条件。4.在具体问题中,能判断机械能是否守恒,并能列出机械能守恒方程式。5.初步掌握用机械能守恒定律解决力学问题。学习重点:1.机械能。2.机械能守恒定律以及它的含义和适用条件。学习难点:机械能守恒定律以及它的含义和适用条件。主要内容:机械能E1.定义:物体由于做机械运动而具有的能叫机械能。用符号E表示,它是动能和势能(包括重力势能和弹性势能)的统称。2.表达式:E=

2、EK+EP3.注意:①机械能是即时量,物体在某一时刻的机械能等于那一时刻的动能和势能之和。②机械能是标量。没有方向,只有大小,可有正负(因势能可有正负)。③机械能具有相对性,因为势能具有相对性(须确定零势能参考平面),所以机械能也具有相对性。另外与动能相关的速度也具有相对性(应该相对于同一惯性参考系,一般是地面)。4.机械能的几种不同形式之间可以相互转化。如自由落体和竖直上抛过程中,重力势能和动能之间发生相互转化。将弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端与一滑块相连,滑块在弹簧弹力的作用下沿水平气垫导轨(摩擦极小.可以忽略不计)做往复运动时,动能

3、和弹性势能可以相互转化。一小球自由下落至一竖立弹簧上后的运动过程中,动能与重力势能及弹性势能发生相互转化。二、机械能守恒定律1.推导:2.定律的表述:因研究对象的选取不同,机械能守恒定律有以下三种表述:只有重力做功系统(研究对象是物体和地球组成的系统)中的机械能守恒定律:在只有重力做功的情形下,物体的动能和重力势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。②只有弹簧弹力做功系统(研究对象是物体与弹簧组成的系统)中的机械能守恒定律:在只有弹簧弹力对物体做功的情形下,弹簧的弹性势能与物体的动能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。③只有重力和弹簧弹力做

4、功系统(研究对象是物体与弹簧和地球组成的系统)中的机械能守恒定律:在只有重力和弹簧弹力做功的情形下,系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。3.表达式:EK2+EP2=EKl+EPl或者E2=E1式中EKl、EPl、E1分别是初状态时的动能、势能和机械能;EK2、EP2、E2分别是末状态时的动能、势能和机械能。几种不同的表达形式:4.适用条件:只有系统内的重力或弹簧弹力做功,其他力不做功或做功的代数和为零。5.物理意义:定律包含两层意思:一是机械能的几种不同形式(动能与势能)之间相互转化,其转化的条件是系

5、统内的重力或弹簧的弹力做功。二是机械能的总量保持不变,其条件是只有系统内的重力或弹簧的弹力做功。“守恒”是一个动态概念,指在动能和势能相互转化的整个过程中的任何时刻、任何位置的机械能的总量总保持恒定不变。6.对定律的理解:(1)机械能守恒定律指出了重力和弹性力对物体(或系统)的做功过程,必然伴随着物体(或系统)的动能和势能、或势能和动能之间相互转化的过程。因此,“守恒”是一个动态概念,它与“不变”不同。(2)机械能守恒的条件必须是“只有重力和弹性力做功.没有其他外力做功”。不能把定律的成立条件说成是“只有重力和弹性力的作用”,“作用”与“做功”

6、是不同的两个物理概念,不能相混.这里的弹性力,在中学物理中狭义地指弹簧中的弹力。(3)机械能守恒是针对一个系统而言的,不能对单个物体运用。(4)除重力和弹簧弹力以外的其他力对物体做功多少,是物体机械能变化的量度。7.重要意义:三、如何判断机械能是否守恒(1)确定好研究对象和研究范围(哪个系统?哪一段物理过程?思想上一定要明确)。(2)分析系统所受各力的情况及各力做功的情况(不能漏掉任何一个做功因素)。(3)在下列几种情况下,系统机械能守恒①物体只受重力或弹簧弹力作用;②只有系统内的重力或弹簧弹力做功,其他力均不做功;③虽有多个力做功,但除系统内

7、的重力或弹簧弹力以外的其他力做功的代数和为零;④系统跟外界没有发生机械能的传递,系统内外也没有机械能与其他形式能之间的转化。【例一】在下列实例中,不计空气阻力,机械能守恒的是()A.作自由落体运动的物体。B.小球落在弹簧上,把弹簧压缩后又被弹起。C.沿光滑曲面自由下滑的物体。D.起重机将重物匀速吊起。【例二】如图所示,两个质量相同的物体A和B,在同一高度处,A物体自由落下,B物体沿光滑斜面下滑,则它们到达地面时(空气阻力不计)()A.速率相同,动能相同。B.B物体的速率大,动能也大。C.A、B两物体在运动过程中机械能都守恒。D.B物体重力所做的

8、功比A物体重力所做的功多。【例三】在水平地面上以10m/s的初速度斜向上方抛出一个石块,一次初速度的方向与地面成60°角,另一次与地面成30°角,石块

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