2019-2020年高中物理 第四章 机械能和能源 第5节 机械能守恒定律教学案 教科版必修2

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1、2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第5节机械能守恒定律教学案教科版必修21．重力或弹力做正功，势能向动能转化，重力或弹力做负功，动能向势能转化。2．在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。3．机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，若有其他力做功，但其他力做功的代数和为零时，系统的机械能也保持不变。4．机械能守恒定律的表达式为：Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2。一、动能和势能的相互转化1．动能和势能的转化实例(1)自行车下坡时，重力势能减少，动能增加。(2)荡秋千过程中，向上摆动时，动能减少，重力势能增加，向下

2、摆动时，动能增加，重力势能减少。(3)撑竿跳高过程中，脱离杆之前，动能、重力势能、弹性势能在相互转化，脱离杆后，只有动能和重力势能在相互转化。2．动能和势能相互转化时的特点重力或弹力做正功时，势能向动能转化，做负功时，动能向势能转化。二、机械能守恒定律1．实验探究(1)实验装置：将螺母用细线挂在铁架台上制成单摆。(2)实验步骤：把螺母拉起一个较小的角度，放手后，它能摆至另一侧的等高位置；在铁架台的杆上固定一个夹子，当螺母摆到最低点时，细线被夹子挡住，但螺母仍能摆到另一侧的等高位置。(3)实验结论：忽略空气阻力，只有重力做功时，动能和势能在相互转化的过程中，总量

3、不变。2．理论探究(1)探究情景：物体做平抛运动的过程，如图451所示。图451(2)推导过程：A位置的机械能EA＝mgh1＋mv12。B位置的机械能EB＝mgh2＋mv22。对A到B过程由动能定理有：mg(h1－h2)＝mv22－mv12。即mgh1＋mv12＝mgh2＋mv22。即EA＝EB。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，即E1＝E2。1．自主思考——判一判(1)通过重力做功，可以实现动能与重力势能的相互转化。(√)(2)物体的

4、机械能一定是正值。(×)(3)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(√)(4)合力为零，物体的机械能一定守恒。(×)(5)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(×)2．合作探究——议一议(1)飞流直下的瀑布，为什么落差越大，水流的速度越大？提示：瀑布下落时，重力做正功，重力势能减小，而动能增加。落差越大，重力做的功越多，动能就越大，即速度越大。(2)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。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，

5、重力势能又向动能转化。(3)做匀速直线运动的物体机械能一定守恒吗？提示：不一定。机械能是否守恒应根据守恒条件进行判断。当物体做匀速直线运动时，不一定只有重力或弹力做功，机械能不一定守恒。如物体在重力和拉力的作用下匀速向上运动，其机械能是增加的。对机械能守恒条件的理解1．从能量角度看，系统与外界没有能量转化，系统内部也只发生动能和势能的相互转化，无其他形式能量(如内能)的转化，则系统机械能守恒。2．从做功角度看，只有重力或系统内弹簧弹力做功，则系统机械能守恒，具体表现为：(1)只有重力做功，例如所有做抛体运动的物体(不计空气阻力)机械能守恒。图452(2)只有重

6、力和系统内弹簧弹力做功，如图452所示，球与弹簧组成的系统机械能守恒，但对球来说，机械能不守恒。(3)物体还受其他力，但其他力不做功或做功的代数和为零。图453甲中，小球在摆动过程中线的拉力不做功，如不计空气阻力，只有重力做功，小球的机械能守恒。图453图453乙中，所有接触面光滑，A自顶端自由下滑的过程中，重力和A、B间的弹力都做功，但A、B间弹力做功的代数和为零，A、B组成的系统机械能守恒。但对B来说，A对B的弹力做正功，这个力对B来说是外力，B的机械能不守恒，对A来说，B对A的弹力做负功，A的机械能也不守恒。[典例]　(多选)如图454所示，下列关于机械

7、能是否守恒的判断正确的是(　　)图454A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B．乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B机械能守恒D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒[思路点拨]　解答本题应把握以下两点：(1)理解机械能守恒的条件。(2)灵活选择判断方法。[解析]　甲图中重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，A错。乙图中物体B除受重力外，还受弹力，弹力对B做负功，机械能不守恒，但从能量特点看A、B组成的系

8、统机械能守恒，B错。丙图中绳子张力对A