高中物理 7.24机械能守恒定律学案 新人教版必修2.doc

学案24机械能守恒定律1本章中我们学习了哪几种形式的能？_2动能定理的内容和表达式是什么？_3重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系？_4我们在初中学习时知道，在一定条件下，物体的动能和势能可以_.一、动能与势能的相互转化问题情境1物体沿光滑斜面下滑，重力对物体做正功，物体重力势能减少，减少的重力势能到哪里去了？2射箭时，发生弹性形变的弓弦恢复到原来形状时，弹性势能减少了，减少的弹性势能到哪里去了？要点提炼1重力势能的变化是由于重力或弹力做功而引起的如果重力做正功，重力势能_，动能_，意味着重力势能转化为动能；反之，如果重力做负功，重力势能_，动能_，意味着动能转化为重力势能在转化过程中，动能与重力势能之和不变2动能与弹性势能间的转化只有弹力做功时，若弹力做正功，弹性势能_，动能_，弹性势能转化为动能；若弹力做负功，弹性势能_，动能_，动能转化为弹性势能在转化过程中，动能与弹性势能之和不变即学即用1跳伞运动员在空中做自由落体运动的过程中，他具有的()a动能增加，势能减少b动能增加，势能不变c动能减少，势能增加d动能不变，势能减少2如图1所示，地面上竖直放一根轻弹簧，其下端和地面固定连接，一物体从弹簧正上方距弹簧一定高度处自由下落，则()图1a物体和弹簧接触时，物体的动能最大b与弹簧接触的整个过程，物体的动能和弹簧弹性势能的和不断增加c与弹簧接触的整个过程，物体的动能与弹簧弹性势能的和先增加后减小d物体在反弹阶段，动能一直增加，直到物体脱离弹簧为止二、机械能守恒定律问题情境质量为m的物体自由下落的过程中，经过高度h1处时速度为v1，下落至高度h2处时速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化？要点提炼1内容：在只有_或_做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变，这叫做机械能守恒定律2几种表达式用系统的状态量表达：e初e末，或者ek1ep1_，即系统初态的机械能总量等于末态的机械能总量用系统的状态量的增量表述：e0，即系统机械能的_为零用系统动能增量和势能增量间的关系表述：ekep，即系统动能的增加量等于_若系统只由两个物体组成，则物体a增加的机械能等于物体b减少的机械能，反之也成立，即eaeb或eaeb，或eaeb_.3守恒条件(1)从能量特点看：只有系统_和_相互转化，无其他形式能量之间(如内能)的转化，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且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)从做功特点看：只有_和系统内的_做功，具体表现在：只受重力(或系统内弹力)，如所有做抛体运动的物体(不计空气阻力)除重力、弹力外，物体还受其他力，但其他力不做功，如物体沿光滑的曲面下滑，尽管受到支持力，但支持力不做功其他力做功，但做功的代数和为零如图2所示，a、b构成的系统，忽略绳的质量和绳与滑轮间摩擦，在a向下、b向上运动的过程中，fa和fb都做功，但wawb0，不存在机械能与其他形式能量的转化，则a、b系统机械能守恒图2即学即用3下列关于机械能是否守恒的叙述中正确的是()a做匀速直线运动的物体机械能一定守恒b做曲线运动的物体机械能可能守恒c外力对物体做功为零时，机械能一定守恒d除重力外，其他力均不做功，物体的机械能守恒4如图3所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()图3a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，在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，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5桌面高为h，质量为m的小球从桌面上方高为h处自由下落不计空气阻力，假设桌面处于零势能位置，则小球落到地面前瞬间的机械能为()amgh bmghcmg(hh) dmg(hh)三、机械能守恒定律的应用应用机械能守恒定律解题的步骤(1)确定研究对象；(2)对研究对象进行正确的受力分析；(3)判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件；(4)视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能；(5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解例1一个人站在阳台上，以相同的速率v0，分别把三个球竖直向上抛出、竖直向下抛出、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率()a上抛球最大 b下抛球最大c平抛球最大 d三球一样大例2如图4所示，质量为m的物体，以某一初速度从a点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过轨道最低点b时的速度为3，求：图4(1)物体在a点时的速度大小；(2)物体离开c点后还能上升多高例3如图5所示，在倾角为30的光滑斜面上通过滑轮连接着质量mamb10 kg的两个物体a和b，开始时物体a固定在离地高h5 m的地方，物体b位于斜面底端，静止释放物体a后，求：图5(1)物体a即将着地时a的动能(2)物体b离开斜面底端的最远距离(g10 m/s2)学案24机械能守恒定律答案1d上升到同一高度时由epmgh可知，m不同ep不同，又因为整个过程中物体机械能守恒且初动能相同，则在同一高度时两物体所具有的动能不同，d正确，a、b、c错2bcd重力势能ep随h增大而减小，a错，b对；ekepmgh，c对；e不随h而变化，d对3b下滑时高度降低，则重力势能减小，加速运动，动能增加，摩擦力做负功，机械能减小，b对，a、c、d错4b物体若在水平面内做匀速圆周运动，动能、势能均不变，物体的机械能不变；物体在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，势能改变，故物体的机械能发生变化；物体沿光滑的曲面下滑，只有重力做功，机械能守恒；用一沿固定斜面向上、大小等于物体所受摩擦力的拉力作用在物体上时，除重力以外的力做功为零，物体的机械能守恒，故选b5c物体的重力做功时，物体下落，重力势能一定减小，物体克服重力做功，说明重力做负功，物体重力势能增加，若只有重力做功，机械能守恒，若还有其他力如阻力做功，则机械能不守恒，a、b均错；物体以g加速下落且重力势能减小时，说明只有重力做功，机械能守恒，c对；物体以g/2加速下落且重力势能减小时，说明除有重力做功外，还有其他力做功，机械能一定不守恒，d错6c0t1时间内小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中，小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，a、b错；t2t3时间内小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，c对；t2t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，d错7(1)10 m/s(2)43 n，方向竖直向下(3)68 j解析(1)设小球经过b点时的速度大小为vb，由动能定理得mg(hh)mv求得vb10 m/s.(2)设小球经过c点时的速度为vc，对轨道的压力为fn，则轨道对小球的压力fnfn，根据牛顿第二定律可得fnmg由机械能守恒得mgr(1cos 53)mvmv联立，解得fn43 n方向竖直向下(3)设小球由d到达s的过程中阻力所做的功为w，易知vdvb，由动能定理可得mghwmvmv代入数据，解得w68 j.8(1)(2)mg(3)绳长为时有最大水平距离为2d解析(1)设绳断后球飞行的时间为t，由平抛运动规律，有竖直方向：dgt2水平方向：dv1t解得v1由机械能守恒定律，有mvmvmg(dd)，解得v2(2)设绳能承受的