8.4机械能守恒定律-【帮课堂】2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教2019必修第二册 ）

第八章 机械能守恒定律 第4课 机械能守恒定律 目标导航 课程标准 核心素养 1.了解人们追寻守恒量和建立“能量”概念的漫长过程. 2.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化. 3.知道机械能守恒的条件，会判断一个过程机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题． 1、物理观念：动能、势能、机械能的概念、机械能守恒定律。 2、科学思维：建立守恒思想。 3、科学探究：动能和势能的相互转化，推导机械能守恒。 4、科学态度与责任：应用机械能守恒解决生产、生活中的实际问题。 知识精讲 知识点01 追寻守恒量 伽利略曾研究过小球在斜面上的运动，如图所示． 将小球由斜面A上某位置由静止释放，如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球在斜面B上速度变为0(即到达最高点)时的高度与它出发时的高度 ，不会更高一点，也不会更低一点．这说明某种“东西”在小球运动的过程中是不变的． 【即学即练1】如图所示，一个用细线悬挂的小球从A点开始摆动，记住它向右能够达到的最大高度，然后用一把直尺在P点挡住悬线，继续观察之后小球的摆动情况并分析，下列结论中正确的是(　　) A．在P点放置直尺后，悬线向右摆动的最大高度明显低于没放直尺时到达的高度 B．在P点放置直尺后，悬线向右摆动的最大高度明显高于没放直尺时到达的高度 C．悬线在P点与直尺碰撞前、后的瞬间相比，小球速度变大 D．悬线在P点与直尺碰撞前、后的瞬间相比，小球加速度变大 知识点02 动能与势能的相互转化 1．重力势能与动能的转化 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 ，物体的 转化为 ；若重力对物体做负功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的 转化为 ． 2．弹性势能与动能的转化 只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，弹簧的 转化为物体的 ；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 ，物体的 转化为弹簧的 ． 3．机械能： 、 与 统称为机械能． 【即学即练2】把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A的位置，如图甲所示．迅速松手后，球升高至最高位置C(图丙)，途中经过位置B时弹簧正处于原长(图乙)．松手后，小球从A到B再到C的过程中，忽略弹簧的质量和空气阻力，下列分析正确的是(　　) A．小球处于A位置时小球的机械能最小 B．小球处于B位置时小球的机械能最小 C．小球处于C位置时小球的机械能最小 D．小球处于A、B、C三个位置时小球的机械能一样大 知识点03 机械能守恒定律 1．内容：在只有 或 做功的物体系统内， 与 可以互相转化，而 保持不变． 2．表达式：mv22＋mgh2＝mv12＋mgh1或Ek2＋Ep2＝ . 3．应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和 ，不必考虑两个状态间过程的细节，即可以简化计算． 【即学即练3】如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后的物体以速度vt落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能的参考面且不计空气阻力，则下列说法中正确的是(　　) A．物体落到海平面时的重力势能为mgh B．物体在海平面上的机械能为mv C．物体在海平面上的动能为mv－mgh D．物体在海平面上的机械能为mv 能力拓展 考法01 对机械能守恒定律的理解和判断 1．对机械能守恒条件的理解 (1)只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化． (2)只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化． (3)只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化． (4)除受重力和弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零． 注意：机械能守恒的物体所受合外力不一定为零． 2．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) (3)机械能的定义法 机械能等于动能与势能之和，若一个过程中动能不变，势能变化，则机械能不守恒，如匀速上升的物体机械能增加． 【典例1】如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的是(　　) A．(a)图运动员把弯弓拉开将箭射出 B．(b)图跳伞运动员匀速下落 C．(c)图跳水运动员从空中下落 D．(d)图运动员骑自行车冲向坡顶 考法02 机械能守恒定律的应用 1．机械能守恒定律的不同表达式 项目 表达式 物理意义 说明 从守恒的角度看 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末 初状态的机械能等于末状态的机械能 必须先选零势能面 从转化角度看 Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔE