1.5 科学验证：机械能守恒定律 教案-2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

第5节 科学验证：机械能守恒定律 考点一、机械能守恒定律 1、定义 物体的动能与势能之和统称为机械能（用E表示、标量）。包括动能、重力势能和弹性势能。 2、表达式 （1）（Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2） （2）：动能；：势能 3、机械能守恒定律 系统内部只有重力或弹力做功，物体动能与势能可以相互转化，机械能总量不变。 理解： （1）没有摩擦力或者其他力做功，不会出现发光、发热等。 （2）动能的增加等于势能的减少 （3）A物体的机械能增加等于B物体机械能的减少（两个物体组成的系统） 4、常见实例 （1）物体在光滑的斜面或者圆弧面下滑； （2）自由落体、竖直上抛； （3）单摆（无空气阻力）。 5、能量转化和守恒定律 自然界中，除了机械能以外，还有内能、电能、光能、化学能等。这些能量可以相互转化，但总量不变。即遵循能量的转化和守恒定律。（功是转化的量度） （1）某种能量的减少，一定存在另一种能量的增加，且减少量和增加量相等； （2）某个物体能量的减少，一定存在某个物体能量的增加，且减少量和增加量相等。 （3）第一类永动机：人们称设想中不消耗能量的机器。违背能量守恒，因此不可能存在。 【典例】 例1、将物体从地面竖直上抛，如果不计空气阻力，物体能够达到的最大高度为H。当物体在上升过程中的某一位置，它的动能是重力势能的3倍，则这一位置的高度是（ ） A．2H/3　　 B．H/2　　 C．H/3　　 D．H/4 【答案】D。 例2、如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，以地面为参考平面，则小球落到地面前瞬间的机械能为（ ） A 、0 B 、mgh C、mgH D 、mg（H+h） 【答案】D。 例3、如图所示，质量分别为3 kg和5 kg的物体A、B，用轻绳连接跨在一个定滑轮两侧，轻绳正好拉直，且A物体底面与地接触，B物体距地面0.8 m，求： （1）放开B物体，当B物体着地时A物体的速度； （2）B物体着地后A物体还能上升多高？（g取10 m/s2） 【答案】（1）2m/s；（2）0.2m。 例4、如图所示，质量为m＝2 kg的小球系在轻弹簧的一端，另一端固定在悬点O处，将弹簧拉至水平位置A处由静止释放，小球到达距O点下方h＝0.5 m处的B点时速度为2 m/s。求小球从A运动到B的过程中弹簧弹力做的功(g取10 m/s2)。 【答案】-6J。 考点二、机械能守恒定律与动能定理的比较 1、机械能守恒定律 （1）表达式 ①Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末（初状态的机械能等于末状态的机械能） ②Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp（过程中动能的增加量等于势能的减少量） ③EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB（系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能） （2）使用范围：系统只有重力或弹力做功 （3）研究对象：物体与地球或弹簧组成的系统 （4）物理意义：重力或弹力做功的过程是动能和势能转化的过程 2、动能定理 （1）表达式： （2）使用范围：无限制 （3）研究对象：质点 （4）物理意义：合外力对物体做的功等于动能的改变 考点三、功、能关系的几种常见表达式（能量转化通过做功实现、做多少功，就转化多少能量） 功 能量转化 关系式 重力做功 重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增大 弹力做功 弹力做正功，弹性势能减少 弹力做负功，弹性势能增大 合外力做功 合外力做正功，动能增大 合外力做负功，动能减少 系统内除重力、弹力 外其他力做功 其他力做正功，机械能增大 其他力做负功，机械能减少 两物体间滑动摩擦力对物体 系统做功 系统内一对滑动摩擦力做的总功的数值等于转化成的内能 【典例】 例5、如图所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的光滑定滑轮与质量为M的砝码相连。已知M＝2m，让绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离（未落地）时，木块仍没离开桌面，则砝码的速度为多少？ 【答案】。 例6、（多选）如图所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度V0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度V运动。已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进人木块的深度为s，若木块对子弹的阻力Ff视为恒定，则下列关系式中正确的是（ ） A、  B、  C、  D、  【答案】A、B、C。 例7、如图所示，水平放置的传送带与一光滑