2012017学年高中物理必修二学案29份人教课标版1优秀免费下载资料

1、学案机械能守恒定律学习目标定位.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化.能够根据动能定理、重力做功9重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律一会根据机械能守恒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.知识储备区一、机械能.定义：市力势能、弹性势能与动能的统称.动能与势能的相互转化()当物体由于惯性在空中竖直上升或沿光滑斜面上升时，重力对物体做负功，物体的重力势能增加,动能减少.()被压缩的弹簧恢复原长时,弹力对与它接触的物体做正功， 弹簧的弹性势能减少,物体的动能增加.二、机械能守恒定律.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械

2、能保拄不变.表达式：+=+,即=.学习探究区一、动能与势能的相互转化问题设计.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？答案在这一过程中，物体的速度增大了，即物体的动能增加了.这说明：物体减少的重力势能转化成了动能.射骨时，发生弹性形变的弓恢复到原来形状时，弹性势能减少了，减少的弹性势能到哪里去了？答案在这一过程中，弹力对箭做正功，弓的弹性势能减少，而箭的动能增加了.这说明：弓减少的弹性势能转化成了箭的动能.要点提炼.重力势能与动能的转化重力做正功，.重力势能减少,动能增加,重力势能转化为动能.温故追本溯源推陈方可知新基砧自学落实末点互动探究重力做负功，

3、重力势能增加,动能减少,动能转化为重力势能.弹性势能与动能的转化弹力做正功，弹性势能减少,动能增加,弹性势能转化为动能.弹力做负功，弹性势能增加,动能减少,动能转化为弹性势能.重力势能、弹性势能和动能统称为机械能.二、机械能守恒定律问题设计如图所示，质量为的物体自由下落的过程中，经过高度为的点时速度为，下落到高度为的点处时速度为，不计空气阻力，选择地面为参考平面，求：图()物体在、处的机械能各是多少？0比较物体在、处的机械能的大小.答案0物体在处的机械能=+物体在处的机械能=+()根据动能定理=一卜.落过程中重力对物体做功，重力做的功在数值上等于物体重力势能的变化量，则由以上两式可得：一=一移

4、项得+=+由此可知物体在、两处的机械能相等.要点提炼,机械能守恒定律的内容在只力.重力或弹力做功的物体系统内,动能叮势能可以互相转化，而总的机械能保持不变.三种表达式()从不同状态看：+=+(或=)此式表示系统的两个状态的机械能总量相等.()从能的转化角度看：一一此式表示系统动能的增加(减少)最等于势能的减少(增加)最.()从能的转移角度看：A=A.此式表示系统部分机械能的增加最等于部分机械能的减少品.守恒的三类常见情况()只受重力、弹力，不受其他力.()除重力、弹力外还受其他力，但其他力都不做功.()除重力、弹力外有其他力做功，但其他力做功之和为零.延伸思考做匀速直线运动的物体机械能一定守恒

5、吗？答案不一定.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.三、机械能守恒定律的应用步骤.确定研窕对象.对研究对象进行正确的受力分析.判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件.视解题方便与否选取零势能参考平面，并确定研究对象在初、末状态时的机械能.根据机械能守恒定律列出方程，或再辅以其他方程，进行求解.|典例精析一、机械能是否守恒的分析【例】卜列运动的物体，机械能守恒的是0.物体沿斜面匀速卜滑.物体从高处以的加速度竖直下落.物体沿光滑曲面滑下.拉着一个物体沿光滑的斜

6、面匀速上升答案解析物体沿斜面匀速下滑时，动能不变，重力势能减小，所以机械能减小.物体以的加速度下落时，除重力外，其他力的合力向上，大小为，合力在物体下落时对物体做负功，物体机械能不守恒.物体沿光滑曲面滑下时，只有重力做功，机械能守恒.拉着物体沿斜面上升时，拉力对物体做功，物体机械能不守恒.综上，机械能守恒的是项.针对训练如图所示，用一轻绳系一小球悬于点.现将绳拉直使小球处于水平位置，然后静止释放，不计阻力.小球卜落到最低点的过程中，卜列表述正确的是0.小球的机械能守恒.小球所受的合力不变.小球的动能不断减小.小球的重力势能增加答案解析小球在运动过程中只有重力做功，绳的拉力不做功，故小球的机械能

7、守恒，对.小球在运动过程中动能不断增加，重力势能减小，合力的大小、方向在不断变化，故、错.二、机械能守恒定律的应用【例】如图所示，让摆球从图中位置由静止开始卜.摆，正好摆到最低点位置时线被拉断.设摆线长=,点离地高=,不计绳断时的机械能损失，不计空气阻力，取，求：()摆球刚到达点时的速度大小：()落地时摆球的速度大小.解析0接球由到的过枝中只有重力做功，故机械能守恒.根据机械能守恒定律得()=,则=.()设摆球落地点为题图中的点，则接球由到过程中只有重力做功，机械能守恒.根据机械能守恒定律得-=(-)则=答案0()课堂要点小结一、动能与势能的相互转化.市力做功：动能 W 重力势能.弹力做功：动

8、能 W 弹性势能.二、机械能守恒定律.条件：只有重力或弹力做功.三种表达式：（）=;（）=一;（）=一.三、机械能守恒定律的应用步骤自我检测区.（机械能是否守恒的判断）关于机械能守恒，卜列说法正确的是0.做自由落体运动的物体，机械能一定守恒.人乘电梯加速上升的过程，机械能守恒.物体必须在只受重力作用的情况卜.，机械能才守恒合外力劝物体做功为零时，机械能一定守恒答案解析做自由落体运动的物体，只受重力作用，机械能守恒，正确：人乘也梯加速上升的过枝,业梯对人的支持力做功，故人的机械能不守恒，错误：物体在只有重力做功，其他力也可存在，但不做功或做功之和为，机械能守恒，故错误：合外力对物体做功为零，物体

9、的动能不变，机械能不一定守恒，错误.（机械能是否守恒的判断）如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的点，另一端系一小球.给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动.在此过程中0.小球的机械能守恒.重力对小球不做功.轻绳的张力对小球不做功.在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量答案解析斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力、轻绳张力的作用，由于除圭力做功外，支持力加轻绳张力总是与运动方向垂直，故不做功，摩擦力做负功，机械能减少，、错，对：小球动能的变化等于合外力对其做的功，即重力与摩擦力做功的和，错.（机械能守恒的应用）如图所示，荡秋是一种常见的娱乐休闲活动，也

10、是我国民族运动会上的一个比赛项目.若秋下绳的长度为， 荡到最高点时秋千绳与竖直方向成8=。 角， 求荡到最低点时秋 的速度.（忽略空气阻力和摩擦，=）横混学习效果体艳成功快乐答案解析选择秋千在最低点所处的水平面为零势能参考平面.秋千荡到最高点时为初状态， 初动能=,而此时的重力势能为=（一：在最低点处为末状态，末动能=,此时的重力势能=.根据机械能守恒定律有+=+,即=（一，所以.（机械能守恒定律的应用）如图所示，一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道，其半径=,轨道在处与光滑的水平地面相切，在地面上给一物块某一初速度，使它沿运动，且通过点水平飞出.求水平初速度需满足什么条件？（取）答案不小于解

11、析若物块恰好通过点，设在点的速度为，则二整个过程只有重力做功，由机械能守恒知：二十联立代入数据得=所以给物块的水平初速度应不小于.40分钟课时作业题组一机械能是否守恒的判断卜.列物体在运动过程中，可视为机械能守恒的是（）.飘落中的树叶.乘电梯匀速上升的人.被掷出后在空中运动的铅球.沿粗糙斜面匀速卜滑的木箱答案解析项中，空气阻力对树叶做功，机械能不守恒；项中人的动能不变，重力势能变化，机械能变化：项中，空气阻力可以忽略不计，只有重力做功，机械能守恒：项中，木箱动能不变，重力势能减小，机械能减小.以卜说法正确的是0.物体做匀速运动，它的机械能一定守恒.物体所受合力的功为零，它的机械能一定守恒.物体

12、所受的合力不等于零，它的机械能可能守恒.物体所受的合力等于零，它的机械能一定守恒答案解析做匀速直线运动的物体，动能不变，但机械,能不一定守恒，如：匀速上升的物体，机械能就不断增大，选项错误；合力的功为零，物体的动能不变，但机械能不一定守恒，如匀速上升（或下降）的物体，机械能就增大（或减小），故、错误：自由落体运动的物体，所受的合力为重力即不等于零，但它的机械能守恒，故正确.物体在平衡力作用下运动的过程中，卜列说法正确的是0.机械能一定不变.物体的动能保持不变，而势能一定变化.若物体的势能变化，机械能一定变化.若物体的势能变化，机械能不一定变化答案解析由于物体在平衡力的作用下运动，速度不变，即物

13、体的动能不变，当物体的势能变化时机械能一定变化，正确，、错.如图所示，卜.列几种情况,系统的机械能守恒的是0.图甲中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动.图乙中运动员在蹦床上越跳越高.图丙中小车上放一木块，小车的左侧由弹簧与墙里相连.小车在左右运动时，木块相对于小车无滑动（车轮与地面摩擦不计）.图丙中如果小车运动时，木块相对小车有滑动答案解析弹丸在碗内运动时，只有重力做功，系统机械能守恒，故对：运动员越跳越高，表明她不断做功，机械能不守恒，故错：由于是一对静摩擦力，系统中只有弹黄弹力做功，机械能守恒，故对：滑动摩擦力做功，系统机械能不守恒，故错.下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其

14、中选项、中斜面是光滑的，选项中的斜面是粗糙的，选项、中的为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，选项、中的木块向卜运动，选项中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中木块机械能守恒的是0答案解析依据机械能守恒条件：只有重力做功的情况下，物体的机械能才能守恒，由此可见，、均有外力参与做功，中有摩擦力做功，故、均不符合机械能守恒的条件，故答案为.题组二机械能守恒定律的应用.一个人站在阳台上，以相同的速率，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0.上抛球最大.下抛球最大.平抛球最大.三球一样大答案.把质量为的石块从高的山崖上以沿水平方向成。角斜向上的方向抛

15、出（如图所示），抛出的初速度=,石块落地时的速度大小与卜面哪些最无关（取，不计空气阻力）（）.石块的质量.石块初速度的大小.石块初速度的仰角.石块抛出时的高度答案解析以地而为参考平面，石块运动过程中机械能守恒，则+=即=+,所以=由=可知，与石块的初速度大小和高度有关，而与石块的质量和初速度的方向无关.在足球赛中，红队球员在白队禁区附近主罚定位球，如图所示，并将球从球门右上角擦着横梁踢进球门.球门高度为， 足球飞入球门的速度为， 足球的质量为， 则红队球员将足球踢出时对足球做的功(不图计空气阻力，足球视为质点)()图.等于+大于+.小于+.因为球入球门过程中的曲线的形状不确定，所以做功的大小无

16、法确定答案解析由动能定理， 球员对球做的功等于足球动能的增加量， 之后足球在飞行过程中机械能守恒， 故=+.由光滑细管组成的轨道如图所示，其中段和段是半径为的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内.一质量为的小球，从距离水平地面高为的管II处静止释放，最后能够从端水平抛出落到地面上.下列说法正确的是0.小球落到地面时相对于点的水平位移值为.小球落到地面时相对于点的水平位移值为.小球能从细管端水平抛出的条件是,.小球能从细管端水平抛出的最小高度=答案解析因为轨道光滑， 所以小球从点运动到点的过程中机械能守恒， 根据机械能守恒定律有=(+)+,解得=,从端水平抛出到落到地而上，根据平抛运动规律有=,水

17、平位移=,故选项错误，正确；因为小球能从细管端水平抛出的条件是,，所以要求,，选项正确，错误.以的速度将质量为的物体从地面上竖直向上抛出，若忽略空气阻力，取地面为零势能面，取，则：0物体上升的最大高度是多少？()上升过程中在何处重力势能与动能相等？答案()()解析0由于物体在运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒.设物体上升的最大高度为，则=,在最高点动能为，故=,由机械能守恒定律=可得：=,所以=.()开始时物体在地面上，=.设重力势能与动能相等时在距离地面高处，=+=,由机械能守恒定律可得：=,所以=.题组三综合应用.如图所示，质量为的物体，以某一初速度从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时的速度为，求：图0物体在点时的速度大小：()物体离开点后还能上升多高.答案()()解析0物体在运动的全过程中只有重力做功， 机械能守恒， 选取点为零势能点.设物体在处的速度为，则+=,得=.0设从点上升到最高点的高度为，由机械能守恒可得=,=所以离开点后还能上升.质景为=的小球从光滑的斜而上高=处由静