机械能守恒定律（一）学案-高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.4机械能守恒定律（一）【学习目标】1.理解动能与势能的相互转化.2.掌握机械能守恒定律的表达式.【重点难点】1、机械能守恒的条件.2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出数学表达式【预习案】（1）物体自由下落或沿光滑斜面下落时，重力对物体做________功，物体的重力势能_______，动能，物体原来具有的重力势能转化成了动能。（2）原来具有一定速度的物体，由惯性在空中竖直上升或沿光滑斜面向上运动时，重力对物体做_______功。物体原来具有的_________转化为________。（3）被压缩的弹簧可以把物体弹出去，这时弹力做功，弹簧的_______转化为_______。【探究案】阅读课本89页，体会并猜想文中提到的“守恒量”是什么物理量？探究点一动能和势能的相互转化情景：以下情形都不计空气阻力：1、小球沿一个光滑曲面下滑后，又冲上另一个光滑曲面。2、物体被竖直向上抛出后，又自由下落。3、单摆（课本91页例题）的摆球上下往复摆动过程中。4：光滑水平面上，被水平压缩的弹簧在恢复形变时，会对把小球弹出去。问题a.如下图所示，用一段细线拴一个小球，细线的一端固定.b.操作：做法一：把球拉到A点然后放开，观察小球在摆动到右侧时所到达的位置C和位置A之间的关系．做法二：把球同样拉到A点，在O点用尺子挡一下，观察小球摆动到右侧时的位置，并比较该位置和释放点A之间的关系.【思考】（1）、小球在摆动过程中具有什么能？这些能量是怎样变化的？（2）、小球在摆动过程中有哪些力做了功？探究点二：理论探究，归纳规律情景：小球在光滑曲面上由A点下滑到B点。假设：小球在A点的高度为h1，速度是v1。下落到B点时的高度为h2，速度为v2。问题1：用情境中的字母表示小球：在A点的机械能：EA=在B点的机械能：EB=问题2：说明小球受力情况，各力的做功情况。问题3：写出小球由A点下滑到B点过程中的动能定理。问题4：，写出此过程满足的重力做功与重力势能变化的关系。问题5：结合以上分析，推导小球在A、B点的机械能有什么关系？结论：1、2、在只有弹力做功的系统内，弹性势能与动能相互转化时总的机械能也保持不变。3、猜想：在右图中，忽略空气阻力的情况下，自由落体后的小球从接触弹簧到达到最低点的过程中，弹簧与小球组成的系统中，几种机械能参与了相互转化？这种系统的机械能变化吗？探究点三：机械能守恒定律1、内容：2、表达式：思考：探究二的情境中，若下滑阻力，小球的机械能还守恒吗？（结合推导的问题3回答）3、条件：注意：只有重力做功，单个物体机械能守恒有弹力做功，系统机械能守恒例题：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？总结：1、应用机械能守恒定律解题的优点：2、应用机械能守恒定律解题时必须选择零势面。【训练案】1．在下列实例中运动的物体，不计空气阻力，机械能不守恒的是（）A．起重机吊起物体匀速上升；B．物体做平抛运动C．圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动；D．轻质弹簧上端固定，下端系一重物在竖直方向上做上下振动（以物体和弹簧为研究对象）2．关于物体机械能是否守恒的叙述，下列说法中正确的是()A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B．做匀变速直线运动的物体，机械能一定不守恒C．外力对物体做功等于零时，机械能一定守恒D．若只有重力对物体做功，机械能一定守恒3．如图所示，物体在斜面上受到平行于斜面向下的拉力F作用，沿斜面向下运动，已知拉力F大小恰好等于物体所受的摩擦力，则物体在斜面上的运动过程中()A．做匀速运动 B．做匀加速运动C．机械能保持不变 D．机械能减小4．如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于机械能的叙述中正确的是()A．重力势能和动能之和总保持不变B．重力势能和弹性势能之和总保持不变C．动能和弹性势能之和保持不变D．重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变5.分析下列情况下机械能守恒的是（）A．跳伞运动员从空中匀速下落过程 B．物体以8m/s2在空中下落过程C．物体作平抛运动过程 D．物体在细线拉力作用下沿光滑斜面上滑过程6.下列情况中，物体的机械能有可能不变的是（）A．物体所受合外力为零，重力对物体做正功 B．物体所受合外力为零，重力对物体做负功C．物体以5m/s2的加速度做直线运动 D．物体以不变的速率在竖直平面内做曲线运动7.如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是()A．物体的重力势能增加，动能减小B．斜面体的机械能不变C．斜面对物体的弹力垂直于接触面，不对物体做功D．物体和斜面组成的系统机械能守恒8.把质量为0.5kg的石块从10m高出以30°角斜向上方抛出，初速度是v0=5m/s。不计空气阻力。（1）石块落地时的速度多大？请用机械能守恒定律的动能定理分别讨论。（2）石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与哪些量无关？说明理由。9.有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图所示。设坡高h为2m，进站车辆到达坡下的A点时，速度为25.2km/h，不考虑阻力影响，此时切断电动机的电源，车辆能不能冲到坡上？如果能够，到达坡上的速度是多大？1