高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律学案，共6页。

物理观念
知道能量守恒是自然界的重要规律，知道什么是机械能，理解机械能守恒定律的内容及条件。
科学思维
领悟从守恒的角度分析问题的方法，会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，并能运用机械能守恒定律解决有关问题。
科学态度与责任
认识机械能守恒定律对日常生活的影响，体会守恒思想对物理学的推动作用。
课前学习
知识点一 追寻守恒量
知识点二 动能与势能的相互转化
[观图助学]
在上面三种情景中儿童、撑竿跳运动员、跳水运动员各有怎样的能量转化？
1.重力势能与动能：只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能_________，动能_______，_____________转化成了动能；若重力做负功，则_______转化为_____________。
2.弹性势能与动能：只有弹簧弹力做功时，若弹力做正功，则弹簧弹性势能_______，物体的动能_______，_____________转化为动能。
3.机械能
(1)定义：______________、弹性势能和_______都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。
(2)机械能的改变：通过_______或弹力做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。
[思考判断]
(1)通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。( )
(2)通过弹力做功，动能和弹性势能可以相互转化。( )
(3)物体的机械能一定是正值。( )
(4)通过重力或弹力做功，机械能可以转化为其他能。( )
知识点三 机械能守恒定律
1.机械能守恒定律
在只有_______或_______做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能______________。
2.表达式：Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1。
3.机械能守恒条件：只有_______或弹力做功。
[思考判断]
(1)做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。( )
(2)做变速运动的物体机械能可能守恒。( )
(3)外力对物体做功为零时，机械能一定守恒。( )
(4)机械能守恒时，物体可能受阻力。( )
(5)物体所受的外力不等于零，其机械能肯定不守恒。( )
(6)物体的速度增大时，其机械能可能减小。( )
... ... ...
机械能守恒定律PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 机械能守恒条件的理解与判断
1.研究对象
(1)当只有重力做功时，可取一个物体(其实是物体与地球构成的系统)作为研究对象。
(2)当物体之间的弹力做功时，必须将这几个物体构成的系统作为研究对象(使这些弹力成为系统内力)。
2.守恒条件理解
(1)从能量转化分析，系统内部只发生动能和势能的相互转化，无其他形式能量(如内能)之间转化，系统机械能守恒。
(2)从做功条件分析，机械能守恒的条件是
可从以下三种情形理解：
①只受重力作用：如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动(自由落体、竖直上抛、平抛、斜抛等)。
②受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功，例如：物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力对物体不做功。
③有系统的内力做功，但是做功代数和为零。
[试题案例]
[例1] (多选)如图所示，下列几种情况，系统的机械能守恒的是( )
A.图甲中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动
B.图乙中运动员在蹦床上越跳越高
C.图丙中小车上放一木块，小车的左侧由弹簧与墙壁相连。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)
D.图丙中如果小车运动时，木块相对于小车滑动
方法总结 判断机械能守恒的方法
(1)做功分析法(常用于单个物体)
(2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统)
[针对训练2] (多选)如图所示，一斜面放在光滑的水平面上，一个小物体从斜面顶端无摩擦地自由滑下，则在下滑的过程中( )
A.斜面对小物体的弹力做的功为零
B.小物体的重力势能完全转化为小物体的动能
C.小物体的机械能不守恒
D.小物体、斜面和地球组成的系统机械能守恒
核心要点二 机械能守恒定律的应用
[问题探究]
如图，质量为m的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为h1的位置A时，速度的大小为v1，滑到高度为h2的位置B时，速度的大小为v2。在由高度h1滑到高度h2的过程中(不计空气阻力)：
(1)小球的重力势能减少了多少？
(2)小球的动能增加了多少？
(3)小球下滑过程中机械能守恒吗？若守恒，列出表达式。
(4)小球重力势能减少量等于动能的增加量吗？
核心要点三 非质点类物体的机械能守恒问题
1.在应用机械能守恒定律处理实际问题时，经常遇到像“链条”“液柱”类的物体，其在运动过程中将发生形变，其重心位置相对物体也发生变化，因此这类物体不能再看成质点来处理。
2.物体虽然不能看成质点来处理，但因只有重力做功，物体整体机械能守恒。一般情况下，可将物体分段处理，确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置，根据初、末状态物体重力势能的变化列式求解。