8.4机械能守恒定律-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（4份打包）

8.4机械能守恒定律 导学案 【学习目标】 （一）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.理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件． 3.学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒． 【学习重难点】 （一）学习重难点 重点：在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。 难点：从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件。 【预习新知】 （一）追寻守恒量 追寻守恒量 释放小球时，重力使小球滚下斜面A；在斜面的底部，小球由于惯性而滚上斜面B。 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。 （一）动能与势能的相互转化 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，则物体的重力势能减少，动能增加，物体的重力势能转化成了动能；若重力对物体做负功，则物体的重力势能增加，动能减少，物体的动能转化为重力势能。 (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，则弹簧的弹性势能减少，物体的动能增加，弹簧的弹性势能转化为物体的动能；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能增加，物体的动能减少，物体的动能转化为弹簧的弹性势能。 (3)机械能：重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。表达式为。通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。 （一）机械能守恒定律 机械能守恒定律 机械能守恒定律内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 【重难探究】 （一）重难探究 一、对机械能守恒条件的理解和判断 研究对象一定是系统，至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”就包括地球在内，因为重力势能是小球和地球共有的，小球的动能中用到的v，也是相对于地面的速度。 1、对机械能守恒条件的理解 只有重力或弹力做功，可以从以下三个方面进行理解： （1）物体只受重力或弹力作用。 （2）存在其他力作用，但其他力不做功，只有重力或弹力做功。 （3）相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化。 注意:“只有重力或弹力做功”并非“只受重力或弹力作用”，也不是合力的功等于零，更不是某个物体所受的合力等于零。 2、机械能守恒的具体判断方法 （1）从能量转化来判断:系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式能量（如内能）之间的转化，则系统机械能守恒。若物体间发生相对运动，且存在相互的摩擦力作用时有内能产生，则机械能不守恒。 （2）从做功来判断“只有重力或弹力做功”，具体表现在: ①只受重力或系统内的弹力。 ②还受其他力，但只有重力或系统内的弹力做功，其他力不做功。 二、机械能守恒的应用 1、单个物体的机械能守恒 （1）应用机械能守恒定律解题的基本思路 应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒。机械能守恒定律只涉及物体系的初、末状态的物理量，无需分析中间过程的复杂变化，使处理问题得到简化，应用的基本思路如下： ①选取研究对象—物体系或物体。 ②根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒。 ③恰当地选取参考平面，确定研究对象在所研究过程的初、末状态时的机械能。 ④根据机械能守恒定律列方程，进行求解。 （2）求解单个物体的机械能守恒问题 ①研究对象———物体。 ②机械能守恒定律的方程形式： 2、多个物体组成系统的机械能守恒 多物体机械能守恒问题的分析方法 （1）对多个物体组成的系统要注意判断 ... ...