机械能守恒定律+高一下学期物理教科版必修第二册

复习任务群一现代文阅读Ⅰ把握共性之“新”打通应考之“脉”第1课时反应热焓变（基础课）第四章

机械能及其守恒定律5机械能守恒定律学习任务目标1.知道机械能的概念。(物理观念)2．通过对动能与势能的相互转化的探究，理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。(科学思维)3．能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。(科学思维)4．通过对“伽利略斜面实验”的探究，领会动能和重力势能转化过程中的守恒思想，从而初步形成能量概念；领会从守恒角度解决问题的优势。(科学思维)问题式预习知识点一动能和势能的相互转化1．动能和势能的转化实例(1)荡秋千：秋千向下摆动时，重力做正功，重力势能______，动能______，这时重力势能转化成动能；秋千向上摆动时，重力做负功，重力势能______，动能______，这时______转化成____________。减少增加增加减少动能重力势能(2)网球运动员在比赛中奋力回球：网球触拍减速时，克服网线弹力做功，网线的弹性势能______，网球的动能______，这时网球的______转化为网线的____________；当网球反弹加速时，网线弹力对网球做正功，网线的弹性势能______，网球的动能______，这时网线的弹性势能转化为网球的______。2．动能和势能相互转化时的特点：重力或弹力做正功时，___能向___能转化；重力或弹力做负功时，动能向势能转化。增加减少动能弹性势能减少增加动能势动[判一判](1)物体的机械能一定是正值。

(

)(2)重力做正功的过程中，重力势能一定减少，动能一定增加。

(

)(3)物体自由下落过程中，重力势能转化为动能。

(

)(4)弹性势能可以通过弹力做功转化为物体的动能。

(

)××√√知识点二机械能守恒定律1．内容：在只有______或______做功的系统内，______和______会发生相互转化，但____________保持不变。2．表达式：___________________。3．守恒条件：只有______或______做功。重力弹力动能势能总机械能Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2重力弹力[判一判](1)物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒。

(

)(2)物体的机械能守恒时，则物体一定做匀速直线运动。

(

)(3)物体的速度增大时，其机械能可能减少。

(

)(4)物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒。

(

)××√√知识点三关于机械能转化与守恒的实验观察1．摆球实验(1)在小球摆动过程中(忽略空气阻力)，小球受到的力有______________，它们中做功的力是______，不做功的力是____________。(2)小球在摆动过程中总能回到原来的高度，好像“记得”自己原来的高度，从能量的角度看，这个现象说明了________________。重力和绳的拉力重力绳的拉力小球的机械能守恒2．伽利略斜面实验在伽利略斜面实验中(忽略空气和摩擦阻力)，小钢球从左侧倾斜轨道某一位置由静止释放后，会沿着轨道来回运动。通过观察发现，小钢球总能回到原来释放点的高度。(1)在这个过程中，小球受到的力有___________________________，它们中做功的力是______，不做功的力是__________________。(2)小球在运动过程中总能沿着轨道回到原来的高度，从能量的角度看，这个现象说明了________________________。重力和轨道的支持力重力轨道的支持力小球的机械能守恒[做一做](多选)如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是(

)√√知识点四机械能守恒定律的应用应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒，而且机械能守恒定律只涉及系统的初、末状态，不需要分析中间的复杂过程，使处理问题得到简化。应用的基本思路如下：(1)选取研究对象——物体及______构成的系统。机械能守恒定律研究的是____________，如果研究对象是一个物体与地球构成的系统，一般只对物体进行研究。地球物体系统(2)根据物体所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断_____________________。(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在运动过程的初、末状态时的_________。(4)选取方便计算的机械能守恒定律方程形式(Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2、ΔEk＝－ΔEp等)进行求解。机械能是否守恒机械能[做一做]如图所示，假设一质量m＝70kg的运动员以10m/s的初速度，从高h＝10m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所在平面为零势能面，一切阻力可忽略不计。取

g＝10m/s2，求运动员：(1)在A点时的机械能；(2)到达最低点B时的速度大小；(3)在右侧斜坡上能到达的最大高度。任务型课堂任务一对机械能守恒定律的理解1．(多选)下列叙述正确的是(

)A.做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B.做变速直线运动的物体的机械能可能守恒C.合力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒D.系统内只有重力或弹力做功时，系统的机械能一定守恒√√2．(多选)如图所示，一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点。下列说法正确的是(

)A.运动员到达最低点前重力势能始终减小B.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加C.蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D.蹦极过程中，重力势能的改变量与重力势能参考平面的选取有关√√√3．关于以下四幅图，下列说法正确的是(

)A.图甲中蛟龙号被吊车吊下水的过程中机械能守恒B.图乙中火车在匀速转弯时动能不变，故所受合外力为零C.图丙中握力器在手的压力作用下弹性势能增大D.图丁中撑竿跳高运动员在上升过程中机械能守恒√4．(多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(

)A.图甲中，物体A压缩弹簧的过程中，A的机械能守恒B.图乙中，物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，物体B的机械能守恒C.图丙中，不计任何阻力时，A加速下落与B加速上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒D.图丁中，小球沿水平面做速度大小不变的圆锥摆运动时，小球机械能守恒√√√BCD

解析：题图甲中只有重力和弹力对物体A做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，A错误；题图乙中物体B除受重力外，还受支持力、拉力、摩擦力作用，但当拉力与摩擦力大小相等时，除重力之外的三个力做功的代数和为零，故物体B机械能守恒，B正确；题图丙中绳子的张力对A做负功，对B做正功，两者代数和为零，又不计任何阻力，故物体A、B组成的系统机械能守恒，C正确；题图丁中小球的动能不变，势能不变，故机械能守恒，D正确。1．判断机械能是否守恒的方法(1)能量转化分析法：从能量转化的角度进行分析。若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转化成其他形式的能(如没有内能增加)，则系统的机械能守恒。(2)做功条件分析法：应用系统机械能守恒的条件进行分析。若物体系统内只有重力和弹力做功，其他力均不做功，则系统的机械能守恒。2．判断机械能是否守恒应注意的问题(1)合外力为零是物体处于平衡状态的条件。物体受到的合外力为零时，它一定处于匀速直线运动状态或静止状态，但它的机械能不一定守恒。(2)合外力做功为零是物体动能不变的条件。合外力对物体不做功，物体的动能一定不变，但它的机械能不一定守恒。(3)只有重力或系统内弹力做功是机械能守恒的条件。只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒；只有重力或系统内弹力做功时，系统的机械能一定守恒。任务二机械能守恒定律的应用[探究活动]如图所示，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道，甲、乙两个小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处。甲、乙分别到达B处时，谁的速度更大？提示：甲、乙到达B处时速度大小相等。[评价活动]1．如图所示是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置的一部分示意图，M是半径为R＝1.0m、固定于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，M的下端切线处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量

m＝0.01kg的小钢珠。假设某次发射的钢珠沿轨道内侧恰好能经过M的上端点水平飞出，取g＝10m/s2，弹簧枪的长度不计，则发射该钢珠前，弹簧的弹性势能为(

)A.0.10J B.0.15JC.0.20J D.0.25J√2．如图所示，撑竿跳高运动中，运动员经过助跑、撑竿起跳，最终越过横杆。若运动员起跳前助跑速度为10m/s，则理论上运动员助跑获得的动能可使其重心提升的最大高度为(重力加速度取10m/s2)(

)A．4m B．5mC．6m D．7m√3．如图所示，一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC，其半径R＝0.5m，轨道在C处与水平地面相切，在C处放一小物块(图中未画出)，给它一水平向左的初速度v0＝5m/s，使它沿轨道CBA运动，通过A处后落在水平地面上的D处。求C、D间的距离x。(取g＝10m/s2，忽略空气阻力)答案：1m4．以10m/s的速度将质量为m的物体从地面上竖直向上抛出。若忽略空气阻力，以地面为参考平面，取g＝10m/s2，则：(1)物体上升的最大高度是多少？(2)上升过程中在何处重力势能与动能相等？答案：(1)5m

(2)距地面高2.5m处1．机械能守恒定律的表达式项目表达式物理意义注意守恒角度E1＝E2表示系统前、后的机械能相等(1)必须选择参考平面；(2)初、末重力势能要选择同一参考平面转化角度ΔEk＝－ΔEp表示系统增加的动能等于减少的势

能(1)不用选择参考平面，直接计算势能的差值；(2)关键是分清势能的增减转移角度ΔEA＝－ΔEB表示物体A的机械能增加量等于物体B的机械能减少量(1)不用选择参考平面；(2)关键是要分清两部分机械能的变化2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，就是要明确以哪几个物体组成的系统为研究对象。(2)正确分析研究对象内各物体所受的力。分析时应注意，弹力和摩擦力都是成对出现的，分清哪几个力是内力，哪几个力是外力。(3)分析各力做功情况，明确守恒条件。(4)选择参考平面，确定初、末状态的机械能(初、末状态必须选用同一参考平面计算势能)。(5)按机械能守恒定律列出方程并求解。任务三多物体组成的系统机械能守恒问题1．如图所示，物体A的质量为M，圆环B的质量为m，通过绳子连接在一起，圆环套在光滑的竖直杆上。开始时连接圆环的绳子处于水平状态，长度l＝4m，现从静止释放圆环。不计定滑轮和空气的阻力，取g＝10m/s2，若圆环下降h＝3m