《20142015学年高中物理导学案新人教版必修27.8《机械能守恒定律》来源：学优高考网91648.docVIP

新人教版高中物理必修二 同步学案 机械能守恒定律 第八节 机械能守恒定律 【探究学习】 ⒈ 机械能包括 能和 能，重力做功 能和 能可以转化，弹力做功 能和 能可以转化。 ⒉ 机械能守恒定律：在 做功的物体系统内， 与 可以 而总的 保持不变。 ⒊一个小球在真空中自由下落，另一个质量相同的小球在粘滞性较大的液体中匀速下落，它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方。在这两种情况下，重力所做的功相等吗？重力势能各转化成什么形式的能量？ ⒋只有重力做功和只受重力是一回事吗？ ⒌怎样判断物体的机械能是否守恒？ ⒍利用机械能守恒定律解题的基本步骤是什么？ 【课堂实录】 一、导入新课 1、提出课题—机械能守恒定律。（板书） 2、力做功的过程也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，物体的动能和势能总和称为机械能，例举：通过重力或弹力做功，动能与势能相互转化。 分析上述各个过程中能量转换及重力、弹力做功的情况。 实验1：（激疑）钢球用细绳悬起，请一同学靠近，将钢球偏至同学鼻子处释放，摆回时，观察该同学反应。 释放钢球后，学生联系到伽利略理想实验中的判断，认识到若无空气阻力，应该摆到等高处，不会碰到鼻子。 二、新课教学 1、探究守恒量 实验2：将小钢球用细线悬挂一端固定在的小黑板上部， 让小球摆动，通过实验发现，小球可以摆到跟 释放点等高处，再用一钉子固定在小黑板上某 点挡住细线，再观察，发现仍等高。 引导学生讨论探究摆动中能量转换，分析实验现象所展示的能量转化特点，实验1和实验2中小球在摆动过程中通过重力做功，势能与动能互相转换： 小球摆动过程中总能回到原来高度，好像“记得”自己原来的高度，说明在摆动过程中有一个物理量是保持不变的，是什么呢？ 实验3：⑴将小黑板倾斜，让小钢球靠着黑板运动，观察现象。 ⑵小黑板不倾斜，将小钢球换成泡沫球再做，观察现象。 小球有时能摆到原来的高度，有时不能摆到原来的高度。 2、探究规律，并找出机械能不变的条件。 提出研究方法：在探究物理规律时，应该是由简单到复杂，逐步深入，先对简单的物理现象进行探究，然后加以推广深化。在动能与势能转化的情景中，自由落体（只受重力）应该是比较简单的。 ⑴只受重力作用分析 引导学生自主探究，不失一般性，设下落过程中 经过高度h1的A点速度v1，高度h2的B点时速度为v2， 由同学用学习过的知识（牛顿定律或动能定理），分析下 落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。 A点到B点，WG=mv22-mv12= EK2-EK1 由重力做功和重力势能变化的关系有 WG=mgh1-mgh2=EP1-EP2 得到 EK2-EK1=EP1-EP2 ① 移项后，得EP1+EK1=EP2+EK2 ② 即 E1=E2 引导学生讨论式①的含义是什么？式②的含义又是什么？ 在表达式①中左边是物体动能的增加量，右边是物体重力势能减少量，该表达式说明：物体在下落过程中，重力做了多少正功，物体的重力势能就减小多少，同时物体的动能就增加多少。在表达式②中，左边是物体在末位置时的机械能，右边是物体在初位置时的机械能，该式表示：动能和势能之和即总的机械能保持不变。 ⑵只有重力做功分析 上述结论是在运动过程只受重力作用的时候得到的，如果物体是沿光滑斜面下滑，上述 结论成立吗？（由同学推导，分析） 沿光滑斜面下滑过程中，斜面的弹力不做功，由动能定理分析，通过重力做功，使重力 势能转化为动能，总的机械能保持不变。 如果物体沿光滑曲面滑下，怎么分析？ 由学生通过重力势能的分析中将曲面看成无数个小斜面的处理方法，得出结论。 小结：在只有重力做功的情形下，不论物体做直线运动还是曲线运动，总的机械能保持 不变。 进一步分析实验2，摆球摆动过程受重力与细线拉力，两拉力方向始终与运动方向垂直，不 做功，则上式推导过程及结论都相同。 ⑶分析守恒条件 分析讨论：泡沫球实验和黑板倾斜后球不能摆到等高处的原因。 泡沫球受到的阻力不能忽略，前面的推导过程中W=WG+Wf，EP1+EK1≠EP2+EK2， 从能量转化角度看，有机械能转化为热能，所以机械能将不断减少。 通过实验和理论推导的证明：只有重力做功时，物体系统内的机械能守恒。 （此处应说明：重力势能是物体和地球组成的系统具有的） ⑷只有弹力做功分析 提出问题：势能包括重力势能和弹性势能，只有弹力做功时，机械能与守恒吗？ 实验4：气垫导轨上的水平弹簧振子，观察振动过程。 由同学讨论振动过程的能量转化和实验结论，结合前 面已