4.2.1 研究机械能守恒定律（一）（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（沪科版必修2）

第4章 4.2.1　研究机械能守恒定律(一) ——机械能守恒定律及其应用 学习目标　 1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化. 2.能够根据动能定理、重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律. 3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题. 内容索引 Ⅰ自主预习梳理 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 自主预习梳理 Ⅰ 一、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 . 3.机械能： 、 与动能统称为机械能. 减少 增加 重力势能 动能 增加 减少 动能 重力势能 减少 增加 弹性势能 动能 增加 减少 动能 弹簧的弹性势能 重力势能 弹性势能 二、机械能守恒定律 1.内容：在只有 或 做功的物体系统内， 能与 能可以互相转化，而 保持不变. 2.表达式：E＝Ek＋Ep＝恒量. 总的机械能 重力 弹力 动 势 1.判断下列说法的正误. (1)机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用.( ) (2)合力为零，物体的机械能一定守恒.( ) (3)合力做功为零，物体的机械能保持不变.( ) (4)只有重力做功时，物体的机械能一定守恒.( ) × × × 即学即用 √ 2.如图1所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高为H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为_____. 图1 mgH 重点知识探究 Ⅱ 一、机械能守恒定律 如图2所示，质量为m的物体自由下落的过程中，经过高度为h1的A处时速度为v1，下落到高度为h2的B处时速度为v2，不计空气阻力，选择地面为参考平面. (1)求物体在A、B处的机械能EA、EB； 导学探究 图2 答案 (2)比较物体在A、B处的机械能的大小. 答案 下落过程中重力对物体做功，重力做的功等于物体重力势能变化量的相反数，则 W＝mgh1－mgh2 由此可知物体在A、B两处的机械能相等. 机械能守恒定律的理解 1.“守恒”是指系统能量的转化只限于动能、重力势能和弹性势能，没有其他能量参与，而且在整个过程中的任何时刻、任何位置，机械能的总量总保持不变. 2.条件：(1)只有重力或弹力做功，其他力不做功(注意：条件不是合力做功等于零，也不是合力等于零). (2)只发生动能和势能(重力势能和弹性势能)的相互转化，无其他形式的能参与转化. 知识深化 例1　(多选)不计空气阻力，下列说法中正确的是 A.用绳子拉着物体匀速上升，只有重力和绳子的拉力对物体做功，物体 机械能守恒 B.做竖直上抛运动的物体，只有重力对物体做功，物体机械能守恒 C.沿光滑斜面自由下滑的物体，只有重力对物体做功，物体机械能守恒 D.用水平拉力使物体沿光滑水平面做匀加速直线运动，物体机械能守恒 √ 答案 √ 例2　(多选)如图3所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中 A.弹簧的弹性势能不断增加 B.弹簧的弹性势能不断减少 C.小球和弹簧组成的系统机械能不断减少 D.小球和弹簧组成的系统机械能保持不变 √ 解析　从B到C，小球克服弹力做功，弹簧的弹性势能不断增加，A正确，B错误； 对小球、弹簧组成的系统，只有重力和系统内弹力做功，系统机械能守恒，C错误，D正确. 答案 解析 图3 √ 二、机械能守恒定律的应用 例3　如图4所示，质量m＝70 kg(包括雪具)的运动员以10 m/s的速度从高h＝10 m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所在的水平面为零势能面，一切阻力可忽略不计.求运动员：(g＝10 m/s2) (1)在A点时的机械能； 导