高中物理4、4 机械能守恒定律１教案粤教版必修2

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1、粤教版高中物理必修2第四章机械能与能源整章教案第四节机械能守恒定律名师导航重点与剖析一、不同形式的能量可以相互转化每一种运动形式都对应一种能量形式，通过力做功，不同形式的能量可以相互转化。例如，动能和重力势能之间通过重力做功实现相互转化，动能和弹性势能之间通过弹力做功实现相互转化。动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。通过重力和弹力做功，它们之间可以实现相互转化。二、机械能守恒定律。（一）、“守恒”的含义：指一个过程中某个量一直保持不变，而并非只是初、末两状态相同。（二）、我们可以分三个层次来表述机械能守恒定律1、只有重力做功的情形。这时弹性势能不不改变。一个物体系统，在只有重力做功的情形下

2、，系统的动能和重力势能发生相互转化，而总的机械能保持不变。如果只有一个物体（其实至少还应包括地球），则可表示为：2、只有弹力做功的情形。这时重力势能不改变。一个物体系统，在只有弹力做功的情形下，系统的动能和弹性势能发生相互转化，而总的机械能保持不变。可表示为：其中Ek1和Ek2表示守恒过程中任意两个状态时的动能，EN1和EN2表示守恒过程中任意两个状态时的弹性势能。3、同时有重力和弹力做功、但其它力不做功的情形。一个物体系统，如果只有重力和弹力做功，动能、重力势能、弹性势能之间相互转化，而机械能的总量保持不变。可表示为：或或其中重力、弹力以外的力做正功，机械能增加；重力、弹力以外的力做负功，

3、机械能减少。通常在不涉及时间和加速度的情况下，应用机械能守恒定律解题较为简便。要注意：机械能守恒定律是针对系统而言的，即便我们平时说某个物体具有重力势能，实际上是指由该物体和地球组成的系统所具有的重力势能。三、运用步骤：（1）明确研究对象及要研究的物理过程，分析其受力和做功情况，判定机械能是否守恒。(2)根据物体的位置及速度，明确初末状态的动能和势能。（3）利用机械能守恒定律列出方程并求解、讨论等。机械能守恒定律只涉及初末两态的机械能，而不涉及中间运动细节。不管是直线运动还是曲线运动，是加速还是减速，都可用机械能守恒定律解决。有了机械能守恒定律。我们就可以解决动力学中许多用牛顿运动定律难以求

4、解的复杂问题。问题与探究问题1通过本节的学习，你能不能准确理解“守恒”的含义？如下图示，物体由斜面上滑下，运动到水平面上，如果测得物体在A、D点的速度大小都相同，能否说物体在AD间运动时机械能守恒？“机械能守恒”是一种有限条件的“守恒”，你能准确地表述机械能守恒的条件吗？（我们即将要学习的普遍意义的“能量守恒定律”是无条件的“守恒”。）探究思路“守恒”和“初、末状态相等”是不同的，前者是“恒定不变”，后者只是两个状态时相等。显然，在CD段，重力势能不变、动能越来越少，机械能是在减少的。问题2请你思考，如果重力和弹力以外的力做了功，那么机械能变化吗？探究思路举出具体的例子说明。比如，对物体自由

5、下落，但阻力恒定的情形，可以直接计算阻力做的功与机械能改变量的关系，并把子此结果推广，进行猜想假设，再论证说明。典题与精析例1在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取g＝10m/s2，求小球落地速度的大小。精析：（1）小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒条件，可以用机械能守恒定律求解；（2）应用机械能守恒定律时，应明确所选取的运动过程，明确初、末状态小球所具有的机械能。解：方法一：取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能Ep1＝mgh，动能落地时小球的速度大小为方法二：本题也这样理解：小球下落过程中减少的重力势能等于小球动能的增加，即：同样可求

6、出落地速度v的值，而且，这种方法不需要规定零势能面。绿色通道：请比较：本题如果用运动的合成与分解知识求解，是简单还是复杂？当满足守恒条件，要把守恒定律变成具体的数学方程时，可有两种方法：方法一：按初状态的机械能等于末状态的机械能列方程。方法二：按减少的能量与增加的能量相等列方程。方法一必须规定零势能面，方法二则不需要规定零势能面。无论哪条思路，都要注意，机械能包含了重力势能、弹性势能、动能三种。图4-16CABA例题2已知山谷间有一轨道ACB，AC高度为h1，BC高度为h2。若有一小车要从A滑到B，则在A处小车的速度至少多大(图4－16)？精析：小车从A到B，如果不考虑轨道上的阻力，机械能是

7、守恒的。很明显，小车在A处的速度越大，它的机械能就越大。小车只要能滑到B处，在B处速度可以是零。解:设车在A处时，其重力势能为零，则　　　　所以在A处小车的速度至少是绿色通道：本题是以初始位置为零势能点，方便计算，如果以C点为零势能点，则A点的重力势能就不为零、B点的重力势能也不同，但是不会影响最后的结果。例题图4-17所示是游乐园里的滑车，滑车至少要从多高处冲下才能使它在圆环内顶端滑过？　精析：游乐园中的滑