高中物理8.机械能守恒定律学案设计

任务一  预习导学

复习：重力势能表达式         、动能表达式           

思考：这些不同形式的能是可以相互转化的，那么它们会在什么情况下发生相互转化？在相互转化的过程中，他们的总量是否会发生变化？

实例一：质量为m的小球做自由落体，以地面作为零势能面。AB为下落过程中任取的两点， A距地面高度为h1， B距地面高度为h2，小球经过AB两点时速度分别为υ1、υ2 ，

①球从A→B的过程中速度发生变化，请写出这一过程动能定理表达式                           

②请问：若以地面为参考平面，

 A点的动能是       ，重力势能是        ，机械能是            

B点的动能是       ，重力势能是        ，机械能是               。

A、B点的机械能之间的数量关系是                                  

实例二：

一个物体以初速度V1从光滑斜面顶端A开始下滑，斜面高h1,当它下滑到离水平面高h2时的B点速度为V2,写出物体在位置A、B时的机械能的表达式并找出这二个机械能之间的关系.

①球从A→B的过程中速度发生变化，请写出这一过程动能定理表达式                           

②请问：若以地面为参考平面，

A点的动能是       ，重力势能是        ，机械能是               。

B点的动能是       ，重力势能是        ，机械能是               。

A、B点的机械能之间的数量关系是                                  

任务二   合作探究

小组讨论：①位置A、B的机械能表达式存在什么关系？

 ②上述两种运动有什么相同和不同之处?

③实例二中假如物体还受摩擦力，机械能是否守恒?

通过两个例子，你认为要使在位置A、B时的机械能的表达式成立的条件是什么？

机械能守恒定律：

   1、文字表述：                                                         

   2、表达式：                                     

3、机械能守恒的条件：                                           

      注意：对这个条件的理解                                              

典型例题分析：

长L＝80cm的细绳上端固定，下端系一个质量m＝100g的小球。将小球拉起至细绳与竖直方向成60º角的位置，然后无初速释放。不计各处阻力，求小球通过最低点时（1）速度大小？（2）细绳对小球拉力多大？(取g＝10m/s2)

用机械能守恒定律求解，分析及解题过程：

①研究对象是：_________________

②分析研究对象在运动过程中的受力情况：___________________

③各力做功的情况：__________________________________

判断机械能是否守恒：_________

④选取___________为零势能，研究对象在初始状态机械能为：_______________________

末状态时的机械能______________________；

⑤根据机械能守恒定律列方程：_____________________________ 

任务三  达标提升

  1．下列几种运动中机械能守恒的是（    ）

A．平抛物体的运动                 B．竖直方向的匀速直线运动

C．单摆在竖直平面内的摆动         D．物体沿光滑斜面自由上滑

2．一块质量为m的木块放在地面上， 用一根弹簧连着木块，如图6所示，用恒力F拉弹簧，使木块离开地面，如果力F的作用点向上移动的距离为h，则(　　)

A．木块的重力势能增加了mgh   B．木块的机械能增加了Fh

C．拉力所做的功为Fh     D．木块的动能增加了Fh

3．从地面以初速度v0竖直上抛一个小球，不计空气阻力，小球运动过程中的动能Ek与小球离地面高度h的关系是下图中的(　　)

4．随着人类能源消耗的迅速增加，如何节约能源、有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务.如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度.

（1）探究这种设计方案的优点.

 （2）如果坡高h＝1.8 m，电车到达A点便切断电源，如果不考虑电车所受的摩擦力，则电车能冲上站台的最小速度是多少？

参考答案：1、ACD   2、C   3、B  

4、 解析：（1）列车进站时，利用上坡使一部分动能转化为重力势能，减少了因刹车而损耗的能量，列车出站时利用下坡再把储存的重力势能转化为动能，从而起到节能的作用.

（2）列车在上坡过程中机械能守恒

ΔEp=mgh

ΔEk=0-mv2

又因为ΔEk+ΔEp=0

所以v=6.0 m/s

答案:（1）见解析  （2）6 m/s