陕西省延长县中学高中物理《42 研究机械能守恒定律》导学案 沪科版必修2 .doc

延长县中学学生自主学习导学案班 科 目物理课 题研究机械能守恒定律课型新授设计人卫尚昆审查人卫尚昆审批人序号4-02学习 目标1知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化2理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件3在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。学习重点1掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容2在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式学习难点机械能守恒定律的内容和适用条件。学法指导1通过自主阅读教材和同步练习完成任务一。2通过小组合作探究补充完善任务一。学 习 过 程任务一 预习导学一、机械能的概念1定义：物体由于做 运动而具有的能叫机械能。用符号 表示，它是 和 (包括重力势能和弹性势能)的统称。2表达式： 3注意：机械能是状态量，物体在某一时刻的机械能等于对应状态下的动能和势能之和。机械能是标量。没有方向，只有大小，可有正负(因势能可有正负)。 机械能的值具有相对性。其一是因为势能具有相对性(须确定零势能参考平面)。其二是因为动能具有相对性(与之相关的速度的值与参考系有关)。【讨论与思考】下列几种情况动能，重力势能，弹性势能之间如何转化？ （1）自由下落的果实： 能转化为 能(2) 斜抛物体运动过程：上升时： 能转化为 能 下落时： 能转化为 能(3) 如图，弹簧一端固定在墙上，另一端与滑块相连，现滑块以某一速度向左沿光滑水平面压缩弹簧的过程。 能转化为 能思考：动能和势能的相互转化是否存在某种定量关系，遵守什么规律呢？任务二 合作探究二、机械能守恒定律推导：在自由落体运动中探究：如图所示，设打桩机重锤的质量为m，当重锤在离桩顶高为h的位置1处开始自由下落(v1=0)，下落至高为h的位置2处速度为v2，下落至参考面处速度为v3，则重锤在位置1时：动能ek1= 重力势能ep1= 机械能：e1= = 重锤在位置2时：动能ek2= = = 重力势能ep2= 机械能：e2= = 重锤在位置3时：动能ek3= = = 重力势能ep3= 机械能：e3= = 比较重锤在这三个位置时的机械能e1、e2、e3 ，可得出结论： 推广到竖直上抛运动、平抛运动、斜抛运动中去探究，可以得到相同的结论。上述这些运动过程的共同特征是只有 做功，只发生 能与 能的相互转化。因此可得到结论：在只有重力做功的情况下，不论物体做直线运动还是曲线运动，系统的机械能 。同样可以证明：在只有弹力做功的物体系统内，动能与弹性势能可以相互转化，系统的机械能保持不变。因此可以得到结论：1 机械能守恒定律内容： 。2. 数学表达式： 即e1= e23.机械能守恒条件的理解（1）从能量转化的角度看，只有系统内动能和势能相互转化，无其它形式能量之间（如内能）转化；（2）从系统做功的角度看，只有重力或弹力做功。4.【思考与讨论】只有重力或弹力做功与只受重力或弹力作用的含义不同。(1) (2) 5.【合作探究】守恒定律的多种表达方式 当系统满足机械能守恒的条件以后，常见的守恒表达式有以下几种：（1） ，即初状态的动能和势能之和等于末状态的动能和势能之和。（2） ，即动能（或势能）的增加量等于势能（或动能）的减少量。（3） ，即a物体机械能的增加量等于b物体机械能的减少量。任务三 典型例题分析案例：判断以下几种情况机械能是否守恒？ a 竖直上抛运动 b 做平抛运动的小球 c 沿光滑的斜面下滑的物体 d 竖直方向匀速下降的物体 e被起重机吊起的货物正在匀速上升任务四 当堂检测1、下面列举的各个实例中，那些情况下机械能是守恒的？ 一小球在粘滞性较大的液体中匀速下落 用细线拴着一个小球在竖直平面内做圆周运动 物体在光滑斜面上自由下滑 拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升 a b c d2、从地面竖直向上抛出一小球，若在上升和下落过程中不计阻力，则小球两次经过离地h高的某点时，小球具有( )a不同的速度 b不同的加速度 c不同的动能 d不同的机械能3、如图所示，桌顶高为h，质量为m的小球从离桌面高h处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为( )amgh； bmgh；c. mg(h十h)； dmg(hh)课堂小结： 任务五 课后检测1下列说法中，正确的是( )a机械能守恒时，物体一定不受阻力。b机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用。c物体处于平衡状态时，机械能必守恒。d物体所受的外力不等于零，其机械能也可以守恒。2从离地面h高处以初速v0，分别向水平方向、竖直向上、竖直向下抛出a，b，c三个质量相同的小球，则它们( ) a落地时的动能相同 b落地时的动能大小是ekcekaekbc落地时重力势能的减少量相同 d在运动过程中任一位置上的机械能都相同。3、自由落下的小球，从接触竖直放要的弹簧开始到弹簧被压缩到最大形变的过程中，下列说法中正确的是( )a小球的动能逐渐减小。 b小球的重力势能逐渐减小。c系统的机械能逐渐减小。 d。系统的机械能保持不变。4. 关于机械能是否守恒的叙述，正确的是( )a作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒。b作匀变速运动的物体机