机械能守恒定律导学案.doc
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7.8《机械能守恒定律》导学案
【学习目标】
1．知道机械能的概念，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。
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[来源:
学。
科。
网]
【重点难点】[来源:
学科网ZXXK]
机械能守恒定律的理解和应用
【学法指导】
认真阅读教材，体会机械能的概念，体会机械能守恒的含义。
【知识链接】
1．重力势能：
物体的重力与其所处_________的乘积叫重力势能能。
定义式_________，是标量，具有相对性，只与位置有关，是状态量。
2．重力做功和重力势能变化的关系：
WG=___________，WG是过程量，决定于始末位置，与路径_________。
3．弹性势能：
发生弹性形变的物体由弹力决定的势能叫________，是标量，是状态量。
弹力做功和弹性势能变化的关系：
W弹=___________，弹力做正功，弹性势能减少，数值对应相等。
4．动能：
物体由于__________而具有的能量叫动能。
_________，动能是标量，是状态量，也有相对性。
5．动能定理：
外力对物体做的_________等于物体动能的变化。
W总=_________________
思维要点：
__________________。
（1）明确对象和研究过程，找出____、______状态的速度。
（2）_________分析（包括重力、弹力等），明确各力做功的________。
（3）注意运动的_______性，明确各阶段外力做功的情况
【学习过程】
一、动能与势能的相互转化
1．阅读教材75页，列举重力势能和动能相互转化的实例，课上交流[来源:
学§科§网]
2．阅读教材75页，列举弹性势能和动能相互转化的实例，课上交流
3．什么是机械能？
物体的_______、___________、_____________统称为机械能。
结论：
以上实例表明，通过______做功或________做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。
【尝试应用1】做平抛运动的小球，在运动过程中__________能转化为________能。
如图，物体在光滑的水平面上滑行，碰到弹簧上，在弹簧被压缩的过程中，物体的—________能转化为______________能，当物体速度为_____时，弹簧压缩量最大，此时弹簧的弹性势能达到__________，之后弹簧把物体弹回，弹簧的___________向物体的_______转化。
二、机械能守恒定律
1．机械能守恒定律的导出
取地面为参考平面，则质量为m的物体在A处的重力势能为EP1=，在B处的重力势能为EP2=
物体从A到B重力做的功W=（根据功定义式写）①
h1
h2
A
B
v1
v2
若物体在A处的速度为v1，在B处的速度为v2，根据动能定理可得
合力（即重力）的功W=②
则由①②可得到：
移项后可得[来源:
学科网]
结论：
在只有重力做功的物体系统内，与相互转化，而总的机械能保持不变。
同理，在只有弹簧的弹力做功的物体系统内，与相互转化，而总的机械能保持不变。
2．机械能守恒定律
（1）定律内容：
在只有_______或________做功的物体系统内，动能和势能相互转化，但机械能的总量保持不变。
（2）表达式：
或______
（3）判断机械能守恒的方法：
①根据定律，是否只有或做功。
②除动能和势能外，看是否有其他形式的能参与转化。
【尝试应用2】下列运动中机械能守恒的是（）
A．降落伞在空中匀速下降B．抛出去的铅球（不计空气阻力）
C．流星划过天空发出明亮的光D．光滑曲面上自由下滑的物体
【合作探究】以物体沿光滑斜面下滑为例，推导机械能守恒定律的表达式，自己设出需要的物理量。
推导：
3．例题（课本76页）
讨论：
应用机械能守恒定律解题，与直接用牛顿定律解题相比，具有哪些优点和不足？
【训练测试】
1．以下说法正确的是（ ）
A．物体做匀速运动，它的机械能一定守恒
B．物体所受合力的功为零，它的机械能一定守恒
C．物体所受的合力不等于零，它的机械能可能守恒
D．物体所受的合力等于零，它的机械能一定守恒
2．游乐场中的一种滑梯如图所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则（ ）
A．下滑过程中支持力对小朋友不做功
B．下滑过程中小朋友的重力势能增加[来源:
学.科.网]
C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒
D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功
3．北京残奥会的开幕式上，三届残奥会冠军侯斌依靠双手牵引使自己和轮椅升至高空，点燃了残奥会主火炬，其超越极限、克服万难的形象震撼了大家的心灵．假设侯斌和轮椅是匀速上升的，则在上升过程中侯斌和轮椅的（ ）
A．动能增加 B．重力势能增加
C．机械能减少 D．机械能不变
4．如图是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置，M为半径R＝1.0m，固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，N为待检验的固定曲面，该曲面在竖直面内的截面为半径r＝m的圆弧，圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点．M的下端相切处置放竖直向上的弹簧枪，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恰好能过M的上端点，水平飞出后落到N的某一点上．取g＝10m/s2，求：
（1）发射该钢珠前，弹簧的弹性势能EP多大？
（2）钢珠落到圆弧N上时的速度大小vN是多少？
【参考答案】
1．答案：
C
2．答案：
AD
解析：
下滑过程中支持力的方向总与速度方向垂直，所以支持力不做功，A正确；越往下滑动重力势能越小，B错误；摩擦力的方向与速度方向相反，所以摩擦力做负功，机械能减少，D正确，C错误．
3．答案：
B
解析：
匀速上升过程中动能不变，重力势能增加，机械能增加，所以只有B项正确．
4．答案：
（1）0.15J
（2）4m/s
解析：
（1）设钢珠在M轨道最高点的速度为v，
mg＝m①
从发射前到最高点，由机械能守恒定律得：
EP＝mgR＋mv2②
联立①、②解出EP＝0.15J
（2）钢珠从最高点飞出后，做平抛运动x＝vt③
y＝gt2④
由几何关系x2＋y2＝r2⑤
从飞出M到打在N的圆弧面上，由机械能守恒定律：
mgy＋mv2＝mv⑥
联立①、③、④、⑤、⑥解出所求vN＝4m/s
【学习反思】
机械能守恒定律的表达式有哪些？
应用机械能守恒定律求解问题的一般步骤是怎样的？
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