第8章 第4节 机械能守恒定律（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，浙江专用）

第4节　机械能守恒定律(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 1.理解机械能守恒定律， 体会守恒观念对认识物理规律的重要性。 2.能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。 学考层级 1.知道什么是机械能，理解物体动能和势能的相互转化。 2.通过机械能守恒定律的学习，初步建立能量观念、体会守恒思想。 3.知道机械能守恒定律的内容和守恒条件。 选考层级 1.理解机械能守恒定律的推导过程。 2.会从做功和能量转化的角度判断机械能是否守恒，能应用机械能守恒定律解决有关问题。 一、追寻守恒量 实验装置图 事实 将小球由斜面A上某位置由静止释放，小球运动到斜面B上 假设 摩擦力及空气阻力可以忽略 推论 小球在斜面B上速度变为0时，即到达最高点时的高度与它出发时的高度相同 追寻不变量 上述事例说明存在某个守恒量，在物理学上我们把这个量叫作能量或者能 二、动能与势能的相互转化 1．重力势能与动能的相互转化：只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能减少，动能增加，重力势能转化为动能；若重力做负功，则动能转化为重力势能。 2．弹性势能与动能的相互转化：只有弹簧弹力做功时，若弹力做正功，则弹簧弹性势能减少，物体的动能增加，弹性势能转化为动能；若弹力做负功，则动能转化为弹性势能。 3．机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 　重力或弹力做功时，不同形式的机械能可以发生相互转化。 三、机械能守恒定律 1．内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 2．守恒条件 物体系统内只有重力或弹力做功。 3．表达式 (1)mv22＋mgh2＝mv12＋mgh1。 (2)Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1。 　机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功，而不一定是只受重力或弹力作用。 [微情境·大道理] 1．如图所示，为伽利略的斜面实验。 请对以下结论作出判断： (1)对于任意斜面，都可以使小球在右侧斜面上升到同样高度。(×) (2)只有斜面光滑时，小球才能在右侧斜面上升到与释放位置同样的高度。(√) (3)斜面光滑时，伽利略斜面实验中的守恒量是机械能。(√) 2．诗词中曾写到“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕”。试分析在弯弓射雕过程中，涉及机械能中哪些能量之间的转化？ 提示：箭被射出过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能；箭上升过程中，箭的动能转化为重力势能；箭下落过程中，箭的重力势能转化为动能。 3．物理课上，老师让学生做了一个趣味实验：用细绳把橡皮球吊在高处，并把橡皮球拉到学生的鼻子尖前释放，保持头的位置不动，橡皮球摆回来时，橡皮球会打到鼻子吗？请解释原因。 提示：橡皮球不会打到鼻子。由伽利略的理想斜面实验知，若没有阻力，橡皮球刚好能回到初位置，遵循机械能守恒定律。若存在阻力，机械能损失，橡皮球速度为零时的高度低于开始下落时的高度，橡皮球一定不能到达鼻子的位置。 强化点(一)　机械能守恒的判断 任务驱动　 如图所示，过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下。 (1)过山车受哪些力作用？各做什么功？ (2)过山车向下运动时，动能和势能怎么变化？两种能的和不变吗？ (3)若忽略过山车受到的摩擦力和空气阻力，过山车向下运动时机械能守恒吗？ 提示：(1)过山车受重力、轨道支持力、摩擦力和空气阻力；重力做正功，轨道支持力不做功，摩擦力和空气阻力做负功。 (2)过山车向下运动时，势能减少，动能增加，两种能的和减少。 (3)若忽略过山车受到的摩擦力和空气阻力，过山车向下运动时机械能守恒。 [要点释解明] 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)只有重力和弹力做功，发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化。 (4)除重力或弹力做功外，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零。 2．判断机械能是否守恒的方法 做功条件分析 只有重力和系统内弹力做功，其他力不做功或做功的代数和始终为零 能量转化分析 系统内只有动能、重力势能及弹性势能的相互转化，即系统内只有物体间的机械能相互转移，则机械能守恒 定义判断法 如物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时，动能不变，势能变化，机械能不守恒 [题点全练清] 1．若忽略空气阻力的影响，下列运动过程中物体机械能守恒的是(　 ) A．被掷出后在空中运动的铅球 B．沿粗糙斜面减速下滑的木块 C．随热气球一起匀速上升的吊篮 D．随倾斜传送带加速上行的货物 解析：选A　机械能守恒的条件是只有重力做功，被掷出后在空中运动的铅球只有重力做功，机械能守恒；沿粗糙斜面下滑的木块除重力做功外还有摩擦力做功，机械能不守恒；随热气球一起匀速上升的吊