高中物理人教版 (新课标)必修28.机械能守恒定律学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修28.机械能守恒定律学案，共4页。学案主要包含了课程学习目标，课堂导学等内容，欢迎下载使用。

班级 学号 姓名 成绩
【课程学习目标】
（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）会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。
（3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。
重点：理解机械能守恒定律的条件，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：掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容。
【课堂导学】
1.引入：
（1）在机械运动中，动能、重力势能与弹性势能之间具有密切的联系，我们把动能和势能统称为 。表达式： 。
（2）演示：碰鼻实验，如图1所示，把悬挂的铁球拉至鼻尖由静止释放，学生立于原地不动，小球来回摆动，学生怕重球碰坏了鼻子，可事实重球碰不到鼻尖。
思考：重球为什么碰不到鼻子呢？
（3）分析以下实例能量如何转化？
= 1 \* GB3 ①小球自由落下（或竖直上抛）
= 2 \* GB3 ②小球作平抛运动
= 3 \* GB3 ③小球沿光滑斜面滑下
= 4 \* GB3 ④水平方向的弹簧振子（不提出弹簧振子这个名称）
思考：上述过程中小球的机械能守恒吗？这正是我们这节课要研究的问题。
2.机械能守恒定律的推导：
（1）分组活动：
一个质量为2kg的小球，从足够高的地方自由下落，分别计算1s末、2s末、3s末、4s末的动能、重力势能和机械能（g取10m/s2，以开始下落的位置为参考平面）。
可见，在 中，机械能是守恒的。
（2）理论推导：
情景1：质量为m的物体作自由落体运动，经过高度h1的A点时速度为v1，经过高度h2的B点处速度为v2。则在从A到B的过程中：
（1）重力做功和重力势能变化的关系：
关系式：
（2）根据动能定理有：
表达式：
（3）思考：物体减少的重力势能等于增加的动能相等吗？为什么相等？
“物体减少的重力势能等于增加的动能”意味着什么？
（4）结论：只有 的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持 。
情景2：如图，在光滑水平地面上，由弹簧和物体组成的系统中，当弹簧处于自然状态时，小球位于O点。现将弹簧拉伸至位置B，释放后小球将在BC之间来回运动。参照情景1的方法，分析小球在从B运动到O的过程中机械能是否守恒。
3.小结：机械能守恒定律：
（1）条件：
（2）内容：
（3）表达式：
三、典例精析：
例1.分析以下过程机械能是否守恒：
思考：只有重力做功，就是物体只受重力吗？
例2：下列实例中的运动物体（均不计空气阻力），机械能守恒的是（ ）
A．被起重机吊起的货物正在加速上升
B．斜抛出去的小球
C．木块沿粗糙斜面匀速下滑
D．光滑水平面上，一个轻质弹簧左端固定，右端连接一小球，沿水平方向做振动的小球
参考答案：
【课堂导学】
1.引入：
（1）机械能，。
（2）重球摆回来的位置不会超过起始点。（因为机械能守恒）
（3） = 1 \* GB3 ①重力势能转化为动能（或动能转化为重力势能）
= 2 \* GB3 ②重力势能转化为动能
= 3 \* GB3 ③重力势能转化为动能
= 4 \* GB3 ④弹性势能与动能相互转化
2.机械能守恒定律的推导：
（1）
自由落体运动
（2）理论推导：
情景1：（1）重力做功等于重力势能的减小量，
（2）合力做功等于动能的增加量，
（3）相等，因为只有重力做功，所以.
机械能总量保持不变
（4）重力做功，不变。
情景2：弹力做功等于弹性势能的减小量，即
合力做功等于动能的增加量，即
整个过程中只有弹力做功，即
所以，
即
3.小结：（1）条件： 只有重力或弹力做功
（2）内容：动能和势能互相转化时，总的机械能保持不变。
（3）表达式：，或
三、典例精析：
例1.分析以下过程机械能是否守恒：
不是
例2：BD
1秒末
2秒末
3秒末
4秒末
动 能
重力势能
机 械 能
运动类型
受力情况
做功的力
机械能是否守恒
碰鼻实验中的重球
平抛运动的小球

沿光滑斜面下滑
沿光滑曲面下滑
1秒末
2秒末
3秒末
4秒末
动 能
100J
400J
900J
1600J
重力势能
-100J
-400J
-900J
-1600J
机 械 能
0J
0J
0J
0J
运动类型
受力情况
做功的力
机械能是否守恒
碰鼻实验中的重球
重力、拉力
重力
守恒
平抛运动的小球
重力
重力
守恒
沿光滑斜面下滑
重力、支持力
重力
守恒
沿光滑曲面下滑
重力、支持力
重力
守恒