2025届高三物理一轮复习导学案：机械能守恒定律

高三物理一轮复习导学稿 主编人：廖峰 审稿人：高三物理备课组 第五章 第三讲 机械能守恒定律 一、学习目标 （1）理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。 （2）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。 （3）能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。 二、学习过程 【引入实验】观察现象 思考讨论： （1）小球紧贴鼻尖释放，当小球摆回来时是否会碰到原地不动的同学？ （2）尝试解释为什么会发生这样的现象？ （一）动能和势能的相互转化 【问题导入】上述演示实验情境中，物体在运动过程中有哪些能量在发生转化？如何实现转化的？ 【自主回顾】通过____________可以实现能量的转化 【情境一】上述小球来回摆动的运动过程中 1.重力做功可以引起________势能变化；2.合外力做功可以引起__________变化 【活动一】：请大家尝试从做功角度分析小球从A到B到C过程中的能量变化 A到B过程，小球的重力做________，重力势能____________，动能____________ B到C过程，小球的重力做________，重力势能____________，动能____________ 【活动一总结】物体只有重力做功时，物体的动能和重力势能可以____________ 【情境二】当小球和弹簧连接起来，置于光滑水平面上，从弹簧拉伸状态开始运动 【活动二】：请大家尝试从做功角度分析小球和弹簧从B到O再到A过程中的能量变化 伸长B到原长O：弹力对小球做_______，弹簧的弹性势能_________，小球的动能______ 原长O到压缩A：弹力对小球做_______，弹簧的弹性势能_________，小球的动能______ 【活动二总结】物体系统内只有弹力做功时，物体系统的动能和弹性势能可以____________ 【思考】上述情境中，物体或物体系统的动能、重力势能和弹性势能伴随着重力或弹力的做功过程而发生相互转化，则三者间有何关联呢？ （二）机械能守恒定律 1.机械能 ①重力势能、弹性势能与动能统称为机械能， ②关系表示为 其中重力势能和弹性势能统称为势能，其中重力势能的大小与零势能面的选取有关 ③机械能具有______，是标量，单位为J 2.从物体或物体系统机械能的角度分析上述情境中能量的变化情况 【活动三】总结情境中做功与物体或物体系统的动能、势能与机械能变化的关系 在只有重力做功的物体系统内， 在只有弹力做功的物体系统内， 动力和____势能可以相互转化， 动能和____势能可以互相转化， 而总的机械能__________ 而物体系统总的机械能________ 3.机械能守恒定律 内容表述：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与弹性势能发生相互转化，而系统的机械能总量保持不变。 表达式：___________________，即初状态机械能等于末状态机械能 【活动四】结合情境，请分别从做功和能量的观点分析、理解机械能守恒定律适用的条件 （1）从做功观点：系统内只有_____________________，机械能守恒 （2）从能量观点：系统内只有___________________，机械能守恒 （三）机械能守恒定律的应用 【典例1】忽略空气阻力，下列物体运动过程中满足机械能守恒的是( ) A.铅球运动员抛出的铅球从抛出到落地前 B. 撑竿跳高运动员在上升过程中 C.小球在固定的光滑曲面上运动 D.物体沿斜面匀速下滑 【典例2】如图所示,运动员投掷铅球时,把铅球从距离地面高度h=1.8m的A处以v0=12m/s的初速度投出去。（尝试从多个角度/观念/原理分析） （1）求铅球落到地面C处时速度v的大小(g=10m/s2) （2）如果投掷一架纸飞机,能否使用上述投掷铅球的物理模型分析?若不行,请说明理由。 【典例3】如图所示,在竖直平面内有由𝟏/𝟒圆弧AB和𝟏/𝟐圆弧BC组成的光滑固定轨道,两者在最低点B平滑连接。AB弧的半径为R,BC弧的半径为𝑹/𝟐。一小球在A点正上方与A相距𝑹/𝟒处由静止开始自由下落,经A点进入圆弧轨道运动。 (1)求小球在B、A两点的动能之比; (2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点。 （四）课堂小结 （五）课后练习 1.如图所示，一个质量为0.6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧轨道ABC的A点的切线方向进入圆弧轨道（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）．已知圆弧的半径R=0.3m，θ=60°，小球到达A点时的速度vA=4m/s．g取10m/s，求： （1）小球做平抛运动的初速度v0； （2）小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力． 2.如图所示，A和B两个小球固定在一根轻杆的两端，A球的质量为m，B球的质量为2m，OA长度为L， OB长度为2L。此杆可绕穿过O点的水平轴无摩擦地转动．现使轻杆从水平位置由静止释放，则在杆从释放到转过90°的过程中，求： （1）末了位置A、B两球速度大小； （2）A、B两球机械能变化量； （3）该过程中杆对A、B球做功多少； 4 学科网（北京）股份有限公司 $$