第5节 机械能守恒定律 核心素养导学 物理观念 (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。 科学思维 (1)会分析机械能守恒的条件,在具体实例中分析动能与势能(包括弹性势能)之间的相互转化。 (2)理解机械能守恒定律的推导过程。 (3)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。 科学态度与责任 (1)通过对机械能守恒定律的验证,能认识科学规律的建立需要实验证据的检验。 (2)能认识机械能守恒定律对日常生活的影响。 一、动能和势能的相互转化 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 , 转化成了动能;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 ,物体的动能增加, 转化为动能;若弹力做负功,则 转化为 。 3.机械能: 、弹性势能和 的统称,表达式为E=Ek+Ep。 重力或弹力对物体做功时,不同形式的机械能可以发生相互转化。 二、机械能守恒定律 1.内容 在只有 或 做功的系统内,动能和势能会发生相互转化,但总机械能 。 2.表达式 Ep1+Ek1=Ep2+Ek2,即E1=E2。 3.特例 机械能守恒定律是普遍的 定律在力学范围内的一种特殊情况。 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。 三、关于机械能转化与守恒的实验观察 1.摆球实验:忽略 的影响,只有 对小球做功,细线的拉力不做功,小球在摆动过程中的机械能守恒。 2.弹簧、重物实验:弹簧下端悬挂钩码在竖直方向上往复运动,忽略 的影响,只有 和弹簧的 做功, 和 组成的系统机械能守恒。 1.如图所示,为伽利略的斜面实验。 请对以下结论作出判断: (1)对于任意斜面,都可以使小球在右侧斜面上升到同样高度。 ( ) (2)只有斜面光滑时,小球才能上升到右侧斜面上同样的高度。 ( ) (3)斜面光滑时,伽利略斜面实验中的守恒量是机械能。 ( ) 2.毛泽东的诗词中曾写到“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 3.物理课上,老师让学生做了一个趣味实验:用细绳把橡皮球吊在高处,并把橡皮球拉到学生的鼻子尖前释放,保持头的位置不动,橡皮球摆回来时,橡皮球会打到鼻子吗 请解释原因。 新知学习(一) 机械能守恒的理解及判断 [任务驱动] 图甲所示为游客正在乘坐翻滚过山车,图乙所示为正在比赛中的撑竿跳高运动员,图丙所示为小朋友正在玩蹦床游戏。如果忽略轨道、空气的阻力,思考以下问题: (1)图甲中的游客和翻滚过山车整体在运行过程中有什么力做功 其机械能守恒吗 (2)图乙中的撑竿跳高运动员在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 (3)图丙中的小朋友在离开蹦床上升和下落过程中有什么力做功 小朋友的机械能守恒吗 [重点释解] 1.对机械能守恒条件的理解 (1)守恒条件:只有重力或系统内弹力做功。 (2)理解: ①只受重力作用,系统的机械能守恒。例如所有做抛体运动的物体。 ②系统内只有重力和弹力作用,系统的机械能守恒。例如: a.如图甲所示,小球在摆动过程中线的拉力不做功,如不计空气阻力,则只有重力做功,小球的机械能守恒。 b.如图乙所示,各接触面光滑,A自B上端自由下滑的过程中,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A来说,B对A的弹力做负功,这个力对A来说是外力,A的机械能不守恒。 c.如图丙所示,不计空气 ... ...
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