2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第3節(jié) 能量守恒定律學(xué)案 魯科版必修2.doc

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第3節(jié) 能量守恒定律 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 (1)掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容； (2)在具體的問題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 復(fù)習(xí)： 1、動(dòng)能定理的公式 2、物體自由下落時(shí)，高度____，速度_____，重力勢能___，動(dòng)能____，此時(shí)_____能轉(zhuǎn)化為_____；豎直上拋的物體，在上升過程中，速度_____，高度____，重力勢能_____，動(dòng)能_____，此時(shí)_____能轉(zhuǎn)化為 ____。可見重力勢能和動(dòng)能是可以相互轉(zhuǎn)化的。 新課學(xué)習(xí) 一、機(jī)械能及其相互轉(zhuǎn)化 1、機(jī)械能的定義： 統(tǒng)稱為機(jī)械能。 動(dòng)能和勢能都是標(biāo)量、狀態(tài)量，某狀態(tài)的機(jī)械能E也是標(biāo)量、狀態(tài)量。同一狀態(tài)的動(dòng)能和勢能之和為該狀態(tài)的機(jī)械能，即E＝ [注意]不同時(shí)刻或狀態(tài)的動(dòng)能與勢能之和不表示機(jī)械能。 2、舉例說明動(dòng)能和重力勢能之間可相互轉(zhuǎn)化 3、舉例說明動(dòng)能和彈性勢能之間可相互轉(zhuǎn)化 h1 h2 Δh V1 V2 A B 二、機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo) 1、推導(dǎo)過程：如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為ｍ的物體自由下落，經(jīng)過高度為h1的A點(diǎn)時(shí)速度為v1，下落到高度為h2的B點(diǎn)時(shí)速度為v2，試寫出物體在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能和在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能，并找到這二個(gè)機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系。 解析：機(jī)械能等于物體的動(dòng)能和勢能之和 所以，A點(diǎn)的機(jī)械能等于 B點(diǎn)的機(jī)械能等于 又在自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體只受重力的作用，據(jù)動(dòng)能定理得： WG= (1) 上式表示，重力所做的功等于動(dòng)能的增加。又據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系得到 WG= (2) (2)式表示，重力所做的功等于重力勢能的 。 由(1)和(2)式可得 (3) 移項(xiàng)后可得 或者 (4) 在表達(dá)式(3)中，等號(hào)左邊是物體動(dòng)能的 ，等號(hào)右邊是物體重力勢能的 ，該表達(dá)式說明：物體在下落過程中，重力做了多少正功，物體的重力勢能就 ，同時(shí)物體的動(dòng)能就 。 在表達(dá)式(4)，等號(hào)左邊是物體在末位置時(shí)的 ，等號(hào)右邊是物體在初位置時(shí)的 ，該式表示動(dòng)能和勢能之和即總的 保持不變。也就是初位置的機(jī)械能等于末位置的機(jī)械能，即機(jī)械能是守恒的。 可以證明，在只有重力做功的情況下，不論物體做直線運(yùn)動(dòng)不是曲線運(yùn)動(dòng)(如平拋和豎直上拋運(yùn)動(dòng))，上述結(jié)論都是正確的。 2、機(jī)械能守恒定律 ⑴內(nèi)容 ⑵ 表達(dá)式： 3、對定律的理解 機(jī)械能守恒定律說明了機(jī)械能中的動(dòng)能和勢能這兩種形式的能量在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)還說明了動(dòng)能和勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中所遵循的規(guī)律，即總的機(jī)械能保持不變。 4、機(jī)械能守恒的條件 只有 對物體做功時(shí)物體的機(jī)械能守恒 所謂只有重力做功，包括兩種情況： a．物體只受重力，不受其他的力； b．物體除重力外還受其他的力，但其他力不做功。 三、能量守恒定律 內(nèi)容： 鞏固練習(xí) 1、關(guān)于物體的機(jī)械能是否守恒的敘述，下列說法中正確的是 ( ) A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能一定守恒 B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能一定守恒 C．外力對物體所做的功等于0時(shí)，機(jī)械能一定守恒 D．物體若只有重力做功，機(jī)械能一定守恒 2、從離地高為H的陽臺(tái)上以速度v豎直向上拋出質(zhì)量為ｍ的物體，它上升h后又返回下落，最后落在地面上，則下列說法中正確的是(不計(jì)空氣阻力，以地面為參考面) ( ) A．物體在最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為mg(H＋h) B．物體落地時(shí)的機(jī)械能為mg(H＋h)＋mv2 C．物體落地時(shí)的機(jī)械能為mgH＋mv2 D．物體在落回過程中，經(jīng)過陽臺(tái)時(shí)的機(jī)械能為mgH＋mv2 3、質(zhì)量均為ｍ的甲、乙、丙三個(gè)小球，在離地面高為h處以相同的動(dòng)能在豎直平面內(nèi)分別做平拋、豎直下拋、沿光滑斜面下滑，則( ) A．三者到達(dá)地面時(shí)的速率相同 B．三者到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能相同 C．三者到達(dá)地面時(shí)的機(jī)械能相同 D．以上說法都不正確 4、一個(gè)人把重物加速上舉到某一高度，下列說法正確的是( ) A．物體所受的合外力對它所做的功等于物體機(jī)械能的增量 B．物體所受合外力對它所做的功等于物體的動(dòng)能的增量 C．人對物體所做的功和重力對物體所做的功的代數(shù)和等于物體機(jī)械能的增量 D．克服重力所做的功等于物體的重力勢能的增量 5、下列實(shí)例(均不計(jì)空氣阻力)中的運(yùn)動(dòng)物體，機(jī)械能守恒的應(yīng)是( ) A．被起重機(jī)吊起的貨物正在加速上升 B．物體做平拋運(yùn)動(dòng) C．物體沿粗糙斜面勻速下滑 D、物體做自由落體運(yùn)動(dòng) 鞏固練習(xí)答案 題 號(hào) 1 2 3 4 5 答 案 C ACD ABC BD BD