8.4.1机械能守恒定律——机械能守恒定律的应用 导学案-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第8章 机械能守恒定律 第4讲 机械能守恒定律用 第1课时 机械能守恒定律的应用 第8章 机械能守恒定律 第4讲 机械能守恒定律 第1课时 机械能守恒定律的应用 课前预习 一、追寻守恒量 1．实验过程：如图所示，在斜面A上某点释放小球，小球将滚上另一个斜面B上。 2．实验现象：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为（ ），这点距离斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于它开始运动时的（ ），不会更高一点，也不会更低一点。 3．实验结论：某种“东西”在小球运动的过程中是不变的，是守恒的；在物理学上我们把这种不变的量叫作（ ）或（ ）。 二、动能与势能的相互转化 1．动能与重力势能间的转化 只有重力做功时，若重力做（ ）功，则重力势能转化为动能；若重力做（ ）功，则动能转化为重力势能。 2．动能与弹性势能间的转化 只有弹力做功时，若弹力做（ ）功，则弹性势能转化为动能；若弹力做（ ）功，则动能转化为弹性势能。 3．机械能 （ ）和（ ）(包括重力势能和弹性势能)统称为机械能，用E表示机械能，则E＝Ek＋Ep。 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，动能和势能可以（ ），而总的（ ）保持不变。 2．条件：在只有（ ）或（ ）做功的物体系统内。 3．表达式 (1)mv＋mgh1＝（ ）＋mgh2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2。 (2)mgh1－mgh2＝mv－mv，即ΔEp减＝（ ）。 课堂讲解 知识点1、机械能守恒的条件 机械能守恒条件的理解 (1)从能量特点看：只有系统动能和势能相互转化，无其他形式能量(如内能)之间的转化，则系统机械能守恒． (2)从做功特点看：只有重力和系统内的弹力做功，具体表现在： ①只受重力(或系统内的弹力)，如：所有做抛体运动的物体(不计阻力)． ②还受其他力，但只有重力(或系统内的弹力)做功，如图所示． 甲图中，如不计空气阻力，小球在摆动过程中线的拉力不做功，只有重力做功，小球的机械能守恒． 乙图中，A、B间及B与地面间的摩擦均不计，A自B上端自由下滑过程中，只有重力和A、B间的弹力做功，A、B组成的系统机械能守恒，但对B来说，A对B的弹力做功，这个力对B来说是外力，B的机械能不守恒． 丙图中，不计空气阻力，球在摆动过程中，只有重力和弹簧与球间的弹力做功，球与弹簧组成的系统机械能守恒，但对球来说，机械能不守恒． (3)其他力做功，但做功的代数和为零．如图所示，A、B构成的系统，忽略绳的质量和绳与滑轮间摩擦，在A向下、B向上运动过程中，FA和FB都做功，但WA＋WB＝0，不存在机械能与其他形式能量的转化，则A、B系统机械能守恒. 总结：判断机械能是否守恒时，对于单个物体往往从做功的角度进行分析，若只有重力做功，其他力不做功或做功的代数和为零，则该物体的机械能守恒；对几个物体组成的系统往往从能量转化的角度去分析，若系统内不存在其他形式的能与机械能之间的相互转化，则该系统的机械能守恒. 例1、(多选)如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力．在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是(　　) A．重物的机械能守恒 B．重物的机械能减少 C．重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变 D．重物与弹簧组成的系统机械能守恒 变式1、下列各种运动过程中，物体机械能守恒的是(忽略空气阻力)( ) A．将箭搭在弦上，拉弓的整个过程 B．过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程 C．在一根细线的中央悬挂着一个物体，双手保持高度不变拉着细线慢慢分开的过程 D．手握内有弹簧的圆珠笔，笔帽抵在桌面放手后，圆珠笔弹起的过程 例2、　(多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　 　) A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒 B．乙图中，物体B在大小等于摩擦力的拉力下沿斜面下滑时，物体B机械能守恒 C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B系统机械能守恒 D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆周运动时，小球的机械能守恒 变式2、如图所示，根据机械能守恒条件，下列说法正确的是( ) A．甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒 B．乙图中，物体沿着斜面匀速向上运动，机械能守恒 C．丙图中，小球做匀速圆周运动，机械能守恒 D．丁图中，轻弹簧将A、B两小车弹开，两小车组成的系统