高中物理第4章机械能和能源5机械能守恒定律教师用书教科版必修2

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1、5．机械能守恒定律学习目标知识脉络1.能够分析动能和势能之间的相互转化问题．2．能够推导机械能守恒定律．(重点)3．会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒．4．能运用机械能守恒定律解决有关问题，并领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性．(重点)动能和势能的转化规律机械能守恒定律及应用[先填空]1．动能和重力势能间的转化在只有重力做功时，重力势能减小时，动能将会增大，重力势能增大时，动能将会减小，即动能和重力势能会相互转化．2．动能和弹性势能间的转化被压缩的弹簧把物体弹出去，射箭时绷紧的弦把箭射出去，在这些过程中弹性势能转化为动能，即弹性势能和

2、动能会相互转化．3．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，动能和势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变．(2)表达式：Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2.[再判断]1．物体自由下落时，重力做正功，物体的动能增加，所以物体的机械能增大．(×)2．物体自由下落过程中经过A、B两位置，如图451甲所示，此过程中物体的机械能一定守恒．(√)3．物块沿斜面匀速下滑，如图451乙所示，此过程中物块机械能守恒．(×)4．光滑水平面上，被压缩的弹簧能将小球向右弹出，如图451丙所示，在弹簧恢复原状的过程中，小球的机械能守恒．(×)图451

3、[后思考]毛泽东的诗词中曾写到“一代天骄成吉思汗，只识弯弓射大雕”．试分析成吉思汗在弯弓射雕过程中，涉及机械能中哪些能量之间的转化？图452【提示】　箭被射出过程中，弹性势能转化为箭的动能；箭上升过程中，动能向重力势能转化；下落过程中，重力势能又向动能转化．[合作探讨]如图453所示，过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下．(忽略轨道的阻力和其他阻力)图453探讨1：过山车受哪些力作用？各做什么功？【提示】　忽略阻力，过山车受重力和轨道支持力作用．重力做正功，支持力不做功．探讨2：过山车下滑时，动能和势能怎么变化？两种能的和不变吗？机械能守恒

4、吗？【提示】　过山车下滑时，动能增加，重力势能减少．忽略阻力时，两种能的和保持不变，机械能守恒．[核心点击]1．机械能守恒的判断(1)用做功来判断：分析物体或物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒．(2)用能量转化来判定：若系统中只有动能和势能的相互转化，无机械能与其他形式能的转化，则系统机械能守恒．2．表达式及特点表达式特点Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末(从不同状态看)即初状态的机械能等于末状态的机械能Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2

5、或ΔEk＝－ΔEp(从转化角度看)即过程中动能的增加量等于势能的减少量EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB(从转移角度看)即系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能3．应用机械能守恒定律解题的一般步骤(1)正确选取研究对象(物体或系统)，确定研究过程；(2)进行受力分析，考查守恒条件；(3)选取零势能平面，确定初、末状态机械能；(4)运用守恒定律，列出方程求解．4．机械能守恒定律和动能定理的比较两大规律机械能守恒定律动能定理表达式E1＝E2ΔEk＝－ΔEpΔEA＝－ΔEBW＝ΔEk应用范围只有重力或弹力做功时无条件限

6、制物理意义其他力(重力、弹力以外)所做的功是机械能变化的量度合外力对物体做的功是动能变化的量度关注角度守恒的条件和始末状态机械能的形式及大小动能的变化及改变动能的方式(合外力做功情况)1．(多选)如图，物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)(　　)物块沿固定斜面　　物块在F作用下沿固定匀速下滑　　　　　光滑斜面上滑A　　B小球由静止沿光滑半圆　　细线拴住小球绕O形固定轨道下滑　　　　　点来回摆动C　　D【解析】　物块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，摩擦力做负功，机械能减少；物块在力F作用下沿固定光滑斜

7、面上滑时，力F做正功，机械能增加；小球沿光滑半圆形固定轨道下滑，只有重力做功，小球机械能守恒；用细线拴住小球绕O点来回摆动，只有重力做功，小球机械能守恒，选项C、D正确．【答案】　CD2．(2016·重庆一中检测)将物体从地面竖直上抛，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，它的动能是重力势能的3倍，则这一位置的高度是(　　)A．2H/3　　B．H/2　　C．H/3　　D．H/4【解析】　物体在运动过程中机械能守恒，设动能是重力势能的3倍时的高度为h，取地面为零势能面，则有mgH＝Ek＋mgh，即mgH＝4m

8、gh，解得：h＝H/4，故D正确．【答案】　D3．如图454所示，AB是倾角θ为45°的直轨道，CD是半径R＝0.4m的圆弧轨道，它们通过一段曲面BC