机械能守恒定律教案.doc

机械能守恒定律导学案
一、课前预习
（一）理论分析
1、小球自由落体时，只有 力做功， 能和 能相互转化，根据能量守恒，两种能总量 (变化、不变)
2、如图，在光滑水平面上，弹簧弹开小球，只有 力做功， 能
和 能相互转化，根据能量守恒，两种能总量 (变化、不变)
3、如图，忽略空气阻力，小球从空中下落到弹簧上，并压缩弹簧，只有 力和 力
做功， 能、 能和 相互转化。根据能量守恒，三种能总量 (变化、不变)
4、在上题中，如果考虑空气阻力，上题所提的三种能总量 (变化、不变)，能量守恒还是否成立？（要说明理由）
5、物理学上，把动能、重力势能、弹性势能统称为机械能，在某些条件下，通过某些力做功使物体的动能、重力势能、弹性势能会发生变化，但三者的总量（机械能）却是守恒的，通过上面的分析，请写出机械能守恒的条件
（二）机械能守恒定律应用公式的推导
如图为光滑曲面，小球由A点沿曲面运动到B点，以地面为参考平面，设
A点动能为Ek1，重力势能为Ep1，则A点的机械能E1= 。B点
动能为Ek2，重力势能为Ep2，则B点的机械能E2= 。从A点到
B点只有重力做功，设重力做功为W。
由重力做功与重力势能的关系可得W=
由动能定理可得W=
从以上两式可得Ek2- = - ⑴文字表示为 等于
移项后，有Ek2+ = - ⑵即E2= E1，即A点和B点的 总量相等。
上述⑴⑵两式皆为机械能守恒定律的应用公式，⑵式能直接体现守恒思想，但需要设定参考平面。而⑴式则不需要设定参考平面（请思考为什么？）
（三）机械能守恒定律结论
在 重力或弹力做功的物体 内，动能与势能可以互相转化，而总的 保持不变，这叫做机械能守恒定律。
☆应用举例
把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为，最大偏角为θ。
小球运动到最低位置时的速度是多大？
分析：在阻力可以忽略的情况下，小球摆动过程中受 力和细线的 力。由于 力与运动方向 ，所以不做功。所以这个过程只有 力做功，机械能守恒
解：把最低点的重力势能定为0，以小球在最高点的状态作为初状态。在最高点的重力势能Ep1= ；而动能Ek1= 。
以小球在最低点的状态作为末状态，势能Ep2= ，而动能可以表示为Ek2= 。
根据机械能守恒，即Ek2+Ep2=Ek1+Ep1，代入各个状态下动能、势能的表达式，得

由此解出 。
⑶如果要求在空中经历的时间和落地时速度的方向能有用机械能守恒定律解答？你认为机械能守恒定律解题的缺点在哪里？
☆理解检测
1、以下情况机械能守恒的是（ ）
A．跳伞运动员利用降落伞在空中匀速下落
B．篮球运动员投出后在空中的篮球，不计空气阻力
C．物体以5m/s2的加速度做直线运动
2、下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是（ ）
A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B.合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒
C.物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机械能守恒
D.运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒
E.做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒
3、质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下运动h，不计空气阻力，则说法正确的是（ ）
A．物体的重力势能减少了2mgh B．物体的机械能增加mgh
C．物体的动能增加了2mgh D．物体的机械能保持不变
4、神舟号载人飞船在发射至返回的过程中，以下哪些阶段中返回舱的机械能是守恒的（ ）
A．飞船升空的阶段。
B．飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段
C．返回舱在大气层以外向着地球做无动力飞行的阶段
D．降落伞张开后，返回舱下降的阶段
5、飞船在太空中运行的轨道是一个椭圆，椭圆的一个焦点是地球的球心，如图3所示，飞船在运行中是无动力飞行，只受到地球对它的万有引力作用，在飞船从轨道的A点沿箭头方向运行到B点心过程中说法中正确的是（ ）
A．飞船的速度逐渐减小 B．飞船的速度逐渐增大
C．飞船的机械能守恒 D．飞船的机械能逐渐增大
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