《机械能守恒定律》导学案.doc

机械能守恒定律学海导航1.知道机械能的各种形式，能够分析动能与势能（包括弹性势能）之间的相互转化问题。2.能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律。3.会根据机械能守恒定律的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题。4.能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。学习探究自主学习 1.机械能包括_和_。2.机械能守恒的条件：系统只有_或_做功。新知探究一、动能和势能的相互转化1.有那些实例可以说明动能和势能是可以相互转化的？2.这种转化必须借助的因素是什么？二、机械能守恒定律1.根据课本问题情景，借助哪个规律的帮助使我们找到了动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持不变这一规律？2.怎样推导这一规律？你学过的还有那些实例可以说明上述问题？3.机械能守恒定律的内容是什么？表达式呢？例题精析【例题1】以平抛运动为例，证明机械能守恒。解析：【训练1】在下列所述的物理过程中，机械能守恒的有（ ）a.把一个物体竖直向上匀速提升的过程b.人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程c.汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程d.从高处竖直下落的物体落在竖立着的弹簧上，压缩弹簧的过程【例题2】一个质量为m的滑块，以初速度为v0沿光滑斜面向上滑行，当滑块从斜面底端滑到高为h的地方时，滑块的机械能是（以底边所在平面为零势面）（ ）amv02/2 b.mgh c.mgh+mv02/2 d. mgh+mv02/2解析：【训练2】在距水面4m的桥面的栏杆处，以3m/s的速度竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体，等物体落到水平面上方距水面2m处时，它的速度是多大？（不计空气阻力，g取10m/s2）自我测评1.关于机械能守恒的下列说法中，正确的是（ ）a.在地球表面附近所受合外力为零的物体，机械能守恒b.做加速运动的物体，机械能不守恒c.做匀速运动的物体，机械能一定守恒d.做匀加速运动的物体，机械能可能守恒2.下列实例中，物体机械能守恒的是（ ）a.物体沿光滑斜面向上加速运动b.在空气阻力不计的条件下，抛出后手榴弹在空中做抛体运动c.沿光滑曲面自由下滑的物体d.跳伞员张开降落伞匀速下落的过程3.将物体由地面竖直上抛，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2倍，则这一位置高度为（ ）a.2h/3 b.h/2 c.h/3 d.h/4abh图7284.两个质量不同的小铁块a和b，分别从高度相同的都是光滑的斜面和圆弧斜面的顶点滑向底部，如图7-28所示，如果它们的初速度都为零，则下列说法正确的是（ ）a.下滑过程中重力所做的功相等b.它们到达底部时的动能相等c.它们到达底部时的速率相等d.它们在最高点时的机械能和它们到达最低点时的机械能大小各自相等5.自由落下的小球从接触竖直放在地上的弹簧开始，到弹簧被压缩到最短的过程中( )a.小球的动能先减小后增大b.小球的机械能守恒c.小球的重力势能减小，动能增加d.小球的机械能减小，小球与弹簧的总机械能守恒6.“神州三号”返回舱利用降落伞系统和缓冲发动机进一步降低着陆阶段的下降速度，为防止地面气流通过降落伞拖动已着陆的返回舱，在着陆前几秒钟，必须自动割断伞绳，使返回舱在缓冲发动机工作下平稳着陆。割断伞绳后，返回舱在降落过程中 （填“遵守”或“不遵守”）机械能守恒定律，其原因是 。7.用一根长为l的细线，一端固定在天花板上，另一端栓一个质量为m的小球，现使西线偏离竖直方向角后，从a处无初速释放小球，如图7-29所示，试求：图729aopo（1）小球摆到最低点o时的速度大小。（2）小球摆到左方最高点的高度是多大？（相对于最低点o）（3）若在悬点正下方p处钉有一钉子，op=l/5，则绳子碰钉子后小球仍继续向左摆，动能达到的最大高度有何变化？拓展提高思维升华l 机械能守恒定律成立的条件可从两个方面理解：一从做功角度，当所研究的物体或系统只有重力或系统内的弹力做功时，虽还受其它力但其它力不做功或做功的代数和为零，则系统的机械能守恒，否则物体或系统的机械能就不守恒，除了重力和系统内的弹力以外的力对系统做正功，物体或系统的机械能就增加；做负功，机械能就减少。二是从能量转化的角度，考查物体或系统在运动过程中，是否只是动能与势能在相互转化，如果只是动能与势能在相互转化，总机械能不变，即守恒。如果转化成其它形式的能则机械能减少。如在不能忽略空气阻力情景下，下落的物体，它的机械能是要减少的。综合实践与创新8.如图7-30所示，在两个质量分别为m和2m的小球a、b之间，用一根长为l的轻杆连接，两小球可绕杆的中点o无摩擦地滑m2mabo图730动，现使杆由水平位置无初速释放，在杆转动至竖直位置的过程中，下列说法错误的是（ ）a.b球的重力势能减少，动能增加，机械能守恒b.杆对a球的弹力对a球做正功c. a球的机械能增加d. a球和b球组成的系统总机械能守恒图731rh9.如图7-31所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一端斜的直轨道和与之相切的圆轨道连接而成，圆轨道的半径为r，以质量为m的小物体从斜轨道上某处由静止下滑，然后沿圆轨道运动。要求物体能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg，求物体初始位置相对于圆轨道底部的高度h的取值范围。参考答案自主学习 1.动能 势能2.重力或系统内弹力做功 还有其他力做功，但其他力做功之和为零h2h1v2v0v1新知探究略例题精析例题1【证明】设一物体的质量为m，以速度v0做平抛运动（如图所示），运动过程中经过高度为h的a点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h的b点（末位置）时速度为v2，在平抛运动中，物体只受重力g=mg的作用，重力做正功，设重力所做的功为wg，则由动能定理得： 由重力做功与重力势能关系有wg=mgh1-mgh2联立整理得： 上式表示，在平抛运动中，动能与重力势能之和即机械能的总量保持不变。训练1 bd解析：在a所述的物理过程中，提升物体的竖直向上的拉力对物体做正功；物体的重力势能随着提升高度的增大而增大，但物体的动能不变，机械能总量增加。 在b所述的物理过程中，卫星只受重力作用。在卫星由远地点向近地点运动的过程中，重力对卫星做正功，卫星势能的减少量等于其动能的增加量；在卫星由近地点向远地点运动过程中，卫星克服重力做功，卫星动能的减少量等于势能的增加量；由于只有重力做功，卫星的机械能总量保持不变。在c所述的物理过程中，由于汽车克服摩擦阻力做功，其动能转化为内能，所以机械能总量减少。在d所述的物理过程中，只有重力和弹簧弹力做功，在物体、弹簧和地球系统中，只有重力势能、弹性势能和动能的相互转化，机械能总量保持不变。例题2