2018-2019学年高中物理鲁科版必修二2.4能源与可持续发展（教案 学案 共2份）

第4节　能源与可持续发展 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.理解机械能守恒定律的内容、条件、公式，会应用机械能守恒定律解决实际问题．(重点、难点) 2．知道能量守恒定律，能应用能量守恒定律分析能的转化现象．(重点) 3．了解能量转化和转移的方向性，了解能源开发和可持续发展的意义． 4．知道热力学第二定律，了解热机效率问题. 机 械 能 守 恒 定 律  1．机械能 物体的动能和势能之和叫机械能． 2．机械能守恒定律 (1)内容：在只有重力做功的情况下，物体的动能与势能可以发生相互转化，但机械能的总量保持不变． (2)适用条件：只有重力做功． (3)表达式：Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1或mv＋mgh2＝mv＋mgh1.  1．合力为零，物体的机械能一定守恒．(×) 2．合力做功为零，物体的机械能一定守恒．(×) 3．只有重力做功，物体的机械能一定守恒．(√)  如图2-3-1所示，大型的过山车在轨道上翻转而过．过山车从最低点到达最高点时，动能和势能怎样变化？忽略轨道和空气阻力，机械能是否守恒？ 图2-3-1 【提示】　动能减少，重力势能增加，忽略轨道和空气阻力，过山车机械能守恒．  探讨1：请同学想一想，小桶如图2-3-2由静止释放，返回来会不会碰到额头？ 图2-3-2 【提示】　不会．因机械能守恒，摆回时的高度不会超过原来的高度． 探讨2：质量为m的小球，以速度v斜向上抛离高为H的桌面．如图2-3-3，经过A点时所具有的机械能是多少？(以桌面为零势能面，不计空气阻力) 图2-3-3 【提示】　以桌面为零势能面，小球在抛出点的机械能为mv2，由于机械能守恒，故在A点的机械能为mv2.  1．机械能守恒的判断 (1)用做功来判断：分析物体或物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒． (2)用能量转化来判定：若系统中只有动能和势能的相互转化，无机械能与其他形式能的转化，则系统机械能守恒． 2．表达式及特点 表达式 特点 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末 (从不同状态看)即初状态的机械能等于末状态的机械能 Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp (从转化角度看)即过程中动能的增加量等于势能的减少量 EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB (从转移角度看)即系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能 3．应用机械能守恒定律解题的一般步骤 (1)正确选取研究对象(物体或系统)，确定研究过程； (2)进行受力分析，考查守恒条件； (3)选取零势能平面，确定初、末状态机械能； (4)运用守恒定律，列出方程求解． 1．在物体自由下落的过程中，下列说法正确的是(　　) A．动能增大，势能减小，机械能增大 B．动能减小，势能增大，机械能不变 C．动能增大，势能减小，机械能不变 D．动能不变，势能减小，机械能减小 【解析】　在自由下落过程中，只有重力做功，物体的机械能守恒，重力势能不断减小，动能不断增大，选项C正确． 【答案】　C 2．一个质量为m的滑块，以初速度v0沿光滑斜面向上滑行，当滑块从斜面底端滑到高为h的地方时，以斜面底端为参考平面，滑块的机械能是(　　) A.mv　　　　　　　 B．mgh C.mv＋mgh D.mv－mgh 【解析】　在整个过程中，只有重力做功，机械能守恒，总量都是mv，因在高度h处，速度可能不为零，所以B项错误；C、D也错误． 【答案】　A 3.如图2-3-4所示，质量m＝70 kg的运动员以10 m/s的速度，从高h＝10 m的滑雪场上A点沿斜坡自由滑下，一切阻力可忽略不计，以B点所在的水平面为参考平面，g取10 m/s2，求： 图2-3-4 (1)运动员在A点时的机械能； (2)运动员到达最低点B时的速度大小； (3)若运动员继续沿斜坡向上运动，他能到达的最大高度． 【解析】　(1)EA＝mv＋mgh＝10 500 J. (2)由机械能守恒得 mv＝mv＋mgh 所以 ... ...