2019_2020学年高中物理第四章机械能和能源第5节机械能守恒定律学案教科版必.doc

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1、第5节　机械能守恒定律　1．明确机械能守恒定律的含义和适用条件．　2．能准确判断具体的运动过程中机械能是否守恒．(重点)3．熟练应用机械能守恒定律解题．(重点＋难点)一、动能和势能的转化规律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，向下摆动时，动能增加，重力势能减少．(3)撑杆跳高过程中，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

2、向动能转化，做负功时，动能向势能转化．3．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，总量不变．4．理论探究(1)探究情景：物体做抛体运动的过程，如图所示．(2)推导过程：A位置的机械能EA＝mgh1＋mv．B位置的机械能EB＝mgh2＋mv18对A至B

3、过程由动能定理有mg(h1－h2)＝mv－mv即mgh1＋mv＝mgh2＋mv，EA＝EB．．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．(3)守恒条件：只有重力(或弹力)做功．二、学生实验：验证机械能守恒定律1．实验器材铁架台(带夹子)，打点计时器，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，学生电源，开关．2．实验原理(1)原理：做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．若质量

4、为m的物体自由下落h高度时，速度为v，若v2＝gh成立，则机械能守恒定律得到验证．(2)瞬时速度的求解：如图所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度h和该时刻的速度v．打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度，即vn＝＝．在以下两种条件下机械能是否守恒？并说明两种条件的含义是否相同？(1)只受重力．(2)只有重力做功．提示：两种条件下机械能均守恒，但两种条件的含义不同．只有重力做功时可能物体只受重力，也可能还受其他力，但其他力都不做功．　对机械能守恒定律的理解与应用

5、1．研究对象18(1)当只有重力做功时，可取一个物体(其实是物体与地球构成的系统)作为研究对象．(2)当物体之间的弹力做功时，必须将这几个物体构成的系统作为研究对象(使这些弹力成为系统内力)．2．表达式意义(1)从能量守恒的角度，E1＝E2或ΔE＝E2－E1＝0，前者表示前、后两状态的机械能相等，后者表示系统的机械能没变化．(2)从能量转化的角度，ΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk，前者表示系统增加的动能等于减少的势能，后者表示系统增加的势能等于减少的动能．(3)从机械能转移的角度，ΔEA＝－ΔEB或ΔEB＝－

6、ΔEA，前者表示系统内物体A的机械能增加量等于物体B的机械能减少量，后者表示物体B的机械能增加量等于物体A机械能的减少量．3．守恒条件(1)从能量特点看：只有系统动能和势能相互转化，无其他形式能量之间(如内能)转化，则系统机械能守恒．如物体间发生相互碰撞、物体间发生相对运动，又有相互间的摩擦作用时有内能的产生，机械能一般不守恒．(2)从机械能的定义看：动能与势能之和是否变化．如一个物体沿斜面匀速(或减速)滑下，动能不变(或减小)，势能减小，机械能减小，一物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒，沿竖直方向匀速运动时机

7、械能不守恒．(3)从做功特点看：只有重力和系统内的弹力做功，具体表现在：①只受重力(或系统内的弹力)．如：所有做抛体运动的物体(不计阻力)．②还受其他力，但只有重力(或系统内的弹力)做功，其他力不做功．③有系统的内力做功，但是做功代数和为零，系统机械能守恒．4．应用步骤(1)选取研究对象(物体或系统)．(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在过程中的受力情况，弄清各力做功情况，判断机械能是否守恒．(3)选取恰当的参考平面，确定研究对象在初末状态的机械能．(4)选取恰当的表达式，列方程求解．．机械能守恒定律和

8、动能定理的比较机械能守恒定律动能定理应用范围只有重力和弹力做功时无条件限制表达式E1＝E2ΔEk＝－ΔEpΔEA＝－ΔEBW＝ΔEk18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)除重力外还有其他力做功且做功不为零时，其他力做功数值等于机械能