《8机械能守恒定律》导学案

持不变。持不变。实验：球碰不到鼻子 （大夸张）8机械能守恒定律》导学案一、教学目标知识与技能：.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。.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条件，知道它的内容和表达式。.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。过程与方法：.学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒。.初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题。情感、态度与价值观：使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。二、自主学习研读课本，回答第三部分问题三、预习问题1、复习1）本章前面学过哪几种形式的能量？写出它的表达式或者写出与哪些因素有关，并说明各量的含义。动能 EK=mv2/2、重力势能 EP=mgh（零势能面，相对性）、弹簧弹性势能（与形变量有关）。三者统称机械能。2）合外力做功W合与初末动能Eki、EK2有何关系？重力做功 Wg与初末态重力势能 Epi、EP2有何关系？弹簧弹力做功 WN与初末态弹性势能 Epi、EP2有何关系？W合=Ek2-Ek1（末减初）、Wg=Epi-Ep2（初减末）、Wn=Epi-Ep2（初减末）2、动能和势能的相互转化1）物体在做竖直上抛过程中，各能量是如何变化的？能量为什么这样变化？上升过程： EK减小、重力 Ep增加。重力为合外力，做负功使动能减小，重力势能增加；下降过程： EK增加、重力 Ep减小。重力为合外力，做正功使动能增加，重力势能减小；

通过重力做功，可以使动能和重力势能相互转化。2）在光滑水平地面上，水平弹簧一端固定，另一端栓一物体。物体被拉到原长处O的右侧A处，,然后轻轻释放物体，物体从A点运动到O处后继续向左，到B点时速度变为零。整个过程，各能量如何变化？为什么这样变化？A-O过程：Ek增加、弹性EP减小。弹簧弹力为合外力，做正功使动能增加，弹性势能减小;O-B过程：Ek减小、弹性Ep增加。弹簧弹力为合外力，做负功使动能减小，弹性势能增加；通过弹力做功，可以使动能和弹性势能相互转化。3、机械能守恒定律1）理论推导（1）按照图示情景和条件，理论分析：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能有何特点？注意得出结论并指明各公式含义。小球受重力和支持力，但支持力不做功（？弹力一直垂直于速度，瞬时功率一直为零）,仅重力做功。所以重力做功为合外力做功Wg=W合=E小球受重力和支持力，但支持力不做功（？弹力一直垂直于速度，瞬时功率一直为零）,仅重力做功。所以重力做功为合外力做功Wg=W合=Ek2-Eki重力做功与重力势能关系Wg=EP1-EP2所以Ek2-Ek1=EK2-EK1（动能增加量等于重力势能减小量）EpiEK2+EK2=EK1+Ek1E2=E1（末态机械能等于初态机械能）结论：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保能保持不变。能保持不变。根据等式为什么说是守恒？因为末态为任意时刻，所以任何时刻机械能都等于初态机械能，所以只有重力做功的物体系统内，机械能守恒。守恒的原因？只有重力做功，只发生动能和重力势能相互转化，属于机械能内部能量的相互转化，总量不变。所以物体与地球 组成系统机械能守恒。♦♦♦♦♦（2）在（1）情境中，如果该过程有滑动摩擦力做功，且为 皿再试着推导，总机械能特点和（1）中还一样吗？由此，你得到什么结论？W合=WG-Wf=EK2-EK1Wg=EP1-EP2所以Epi-Ep2-Wf=EK2-EK1无法得到末态机械能等于初态机械能。结论：有其他力做功时，机械能不守恒。（3）在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以向化转化，而总的机械能有何特点？按照以下情景理论分析：在光滑水平面上，弹簧原长在 。点，物体被弹簧从A点EK2EK1EEK2EK1EP2EP1通过受力分析知道，仅弹簧弹力做功。所以弹力做功为合外力做功Wn=W合=EK2-EK1弹力做功与弹性势能关系Wn=EP1-EP2所以EK2-EK1=EK2-EK1（动能增加量等于弹性势能减小量）EK2+EK2=EK1+EK1（末态机械能等于初态机械能）结论：在只有弹簧弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械守恒的原因？只有弹力做功，只发生动能和弹性势能相互转化，属于机械能内部能量的相互转化，总量不变。所以物体和弹簧 组成系统机械能守恒。．．．．．（4）在（ 3）中如果地面有摩擦，摩擦力做功，机械能还守恒吗？不守恒，道理同（2）2）机械能守恒定律（1）内容在只有重力和弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。（2）条件只有重力和弹力做功只受重力和弹力与只有弹力和重力做功有何区别？只受重力和弹力：表示只受到重力和弹力作用，无其他力。如自由落体和抛体类问题都是只受重力；理论推导时的水平弹簧栓一物体问题只有弹簧弹力做功。小球落到竖直弹簧上，弹簧压缩过程，只有重力和弹簧弹力。以上情景机械能守恒。只有重力和弹力做功：表示可以有其他力，但不做功或其他力做功的代数和为零。如物体在光滑斜面上滑下，受重力和弹力作用，但弹力布做功；如一绳子通过定滑轮分别拴住两个物体，不计摩擦，两个物体一个上升，一个下落，绳子对两物体分别作正功和负功等大，总功为零，相当于只有重力做功，机械能守恒。（3）表达式及含义E2=E1（末态机械能等于初态机械能 ）EK2-EK1=EK2-EK1（动能增加量等于势能减小量）（4）研究对象物体、地球和弹簧组成的系统自由落体和抛体类问题，研究对象为物体和地球组成系统水平弹簧栓一物体问题，研究对象为弹簧和物体组成系统小球落到竖直弹簧上问题，研究对象为物体、地球和弹簧组成系统(5)优点(相对牛顿运动定律)只需确定初末状态机械能，不需要考虑过程和细节(6)举例说明，生活中哪些情景在忽略阻力时，可以用机械能守恒定律来分析。滑雪、卫星在椭圆轨道运行、过山车、射箭、打弹弓、蹦床、、撑杆跳、篮球足球在空中飞、荡秋千、瀑布四、典型例题解决课本例题，小球和地球组成的系统，在从 A-O过程中。小球受到重力和绳子拉力作用，拉力不做功(？一直与速度垂直，瞬时功率一直为零。 )只有重力做功，机械能守恒。以点为零势能面，在A点为初状态，机械能为mgh(h=l-lcos0工在O点为末状态，机械能为mv2/2。由机械能守恒定律得mgh=mv2/2h=l-lcos0解得v.2gh,2g(llcos)并总结出机械能守恒定律的应用步骤。(1)确定研究对象，画出过程示意图；(2)分析物体的受力，明确各力做功的情况，判断是否符合机械能守恒的条件;(3)分析物体的运动，恰当地选取参考平面，确定物体初、末状态的机械能(势能和动能)；(4)根据机械能守恒定律列方程求解。五、当堂检测1、下列情境中的物体，机械能守恒的是A.起重机吊着物体匀速上升B.物体从光滑斜面底端以一定初速沿斜面向上滑行C.竖直平面内做匀速圆周运动的物体，其机械能守恒D.静止在地面上的物体E.飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段BE:ABE受力分析；C直接看动能和势能的和； D转化过程中才有守恒，没有转化，不叫守恒。2、如图所示，桌面高为A,质量为m的小球从离桌面高为H处自由落下，不计空气阻力,假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为A.mghB.mgHC.mg(H+h)D.mg(H—h)六、总结 本节课有哪些收获？什么是