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 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 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 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 ,动能 , 转化为动能;若重力做负功,则 转化为 。 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 ,物体的动能 , 转化为动能;若弹力做负功,则 转化为 。 3.机械能: 、 和 统称为机械能。 [微点拨] 重力或弹力做功时,不同形式的机械能可以发生相互转化。 [情境思考] 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 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 ,而总的机械能 。 2.守恒条件 物体系统内只有 或 做功。 3.表达式 (1)m+mgh2= 。 (2)Ek2+Ep2= 。 [微点拨] 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。 [情境思考] 如图所示为正在比赛的撑竿跳高运动员,如果忽略空气的阻力,运动员靠撑竿上升的过程中有什么力做功 运动员的机械能守恒吗 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 [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.以下对机械能守恒的理解正确的是 ( ) A.如果机械能只在系统内部物体间转化,则该系统机械能一定守恒 B.如果系统内部只有动能与势能的相互转化,则该系统机械能一定守恒 C.如果物体受力平衡,则物体与地球组成的系统机械能一定守恒 D.如果外力对一个系统所做的功为0,则该系统机械能一定守恒 2.(2024·淄博高一检测)(多选)下列选项中物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力) ( ) 3.(多选)如图所示,一轻弹簧一端固定于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点无初速度释放,让它自 ... ...
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