机械能守恒定律理论推导学案

2023-02-20 00:07:28 第一文档网 [ 字体：小中大 ] [

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《第四节机械能守恒定律》探究学案

一、探究动能变化与势能变化的“不变”规律：

情景一：如图，一个质量为m的小球自由下落，下落到高度为h1的A点时速度为v1，下落到高度为h2的B点时速度为v2, （用含字母的式子表示下列物理量）小球从位置A到位置B过程：（1）重力势能转化为动能。如果重力势能减少100J，是不是这100J全部转化为动能？。

（2）能量的转化是通过什么来实现的？。（3）如何推导证明？

找“重力势能的变化”：（以地面为零势能面） ① 由概念：ΔEP = ;①

② 由功能对应关系:重力势能的变化对应做功：

ΔEP = . ②

找“动能的变化”：

③ 由概念：ΔEK = ; ③

④ 由动能定理：动能的变化对应做功：ΔEK = ; ④ 将③④方程联立，得：

⑤ 。（等号两边分别表示什么意义？）将⑤移项，得：

⑥ 。（等号两边分别表示什么意义？）联立①②④，得：。（什么意义？）

有什么发现？ . 情景二：一质量为m的物体由光滑斜面顶滑下，下滑过程，物体的机械能是否守恒？

二、机械能守恒需要条件吗？

堂上讨论：将情景二变化为如下的两种情况，物体的机械能是否还守恒？

F V1 F V1

F

V2 F

h1 V2 h

h2 h2

A、光滑斜面，给物体加一个垂直B、光滑斜面，给物体加一个沿斜斜面向上的恒力。面向上的恒力。

观察对比实验.

为什么同是加一个力，出现不同的结果？

机械能守恒需要什么条件？。

三、总结机械能守恒定律：

1、定律内容：。 2、适用条件：。 3、表达式：

（1）总量式：初态的机械能 = 末态机械能；（此种表达式要选定零势能参考面）

（2）变量式：减少的 = 增加的。

（此种表达式不用选定零势能参考面）

4、推广：若存在弹力做功，涉及弹性势能的转化，什么条件下机械能守恒？

V1

四、机械能理解、应用

1、你能解释引入实验现象吗？

2、判断下列过程是否满足机械能守恒： ①竖直上抛运动（） A ②平抛运动（）

h1

③月球表面静止释放的一根羽毛. （） ④起重机吊起重物（） ⑤物体从光滑圆弧轨道下滑（） ⑥人乘电梯下楼（）

⑦轻绳吊着小球在竖直平面内做圆周运动(忽略空气阻力) （）

推导过程：（以地面为零势能面）

h1 找“重力势能的变化”：（以地面为零势能面）

① 由概念：ΔEP = ;① h2 ② 由功能对应关系:

ΔEP = . ②

找“动能的变化”：

③ 由概念：ΔEK = ; ③ ④ 由动能定理：ΔEK = ; ④ 将③④方程联立，得：

⑤ 。（等号两边分别表示什么意义？）将⑤移项，得：

⑥ 。（等号两边分别表示什么意义？）情景二中的物体比情景一中的物体多受到一个支持力.为什么结果还相同？

V2

B

O

h2

五、练习：

1、下列说法正确的是（）

A、物体只受到重力，机械能一定守恒 B、物体机械能守恒，一定只受重力

C、物体机械能守恒，一定只有重力和弹力做功 D、只有重力和弹力做功，物体机械能一定守恒

2、从距地面高h高处以速度V0水平飞行的飞机上投掷的物体m，在忽略空气阻力的情况下，该物体落地过程的运动轨迹如图所示，以地面为参考面。下列判断中正确的是（） A、物体在a点的机械能等于

1

mV20a

2

B、物体在b点的机械能等于mghb b

C、物体在c点的机械能等于mg(h-hc)

h

ha

D、物体在a、b、c三点的机械能都等于1hb

c

2

mV2

0mgh

hc

总结体会：。

3、如图：小球由A自由下落，压到弹簧，至最低点D。 A：小球自由下落起点 B：小球与弹簧开始接触点 C：小球受的弹力与重力平衡点 D：小球运动最低点

列出小球机械能守恒的过程：

4、如图，质量为m的小球从离桌面H高处由静止自由下落，桌面离地面的高度为h。（1）若以桌面为参考面，落到地面时。则：

小球具有的机械能为。

小球具有的重力势能为。 H

小球具有的动能为。

总结体会：

h

①怎么找机械能？ ②怎么找动能？ ③怎么找重力势能？

（2）若以地面为参考面，落到地面时。则：

小球具有的机械能为。小球具有的重力势能为。小球具有的动能为。（3）若以开始点为参考面，落到地面时。

小球具有的机械能为。小球具有的重力势能为。小球具有的动能为。

5、足球比赛罚点球时，足球以初速度25m/s飞出，打在离地面2.4m高的门柱上，此时足球的速度约为多大？（忽略空气阻力）

6、机械能的变化对应什么力做功？试推导，填好下表：

重力势能的变化重力做功动能的变化合力做功

机械能的变化

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