8.4 机械能守恒定律（导学案）（原卷版）高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册）.docxVIP

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第4节机械能守恒定律

导学案

【学习目标】

1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。

2.能推导机械能守恒定律表达式。

3.会判断系统机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题。

【学习重难点】

1.会判断系统机械能是否守恒（重点）

2.能运用机械能守恒定律解决有关问题（重点难点）

【知识回顾】

一、重力做的功

1.做功表达式：WG＝mgΔh＝mgh1－mgh2，式中Δh指初位置与末位置的；h1、h2分别指、的高度。

2.做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的和的位置有关，而跟物体运动的无关。

3.做功的正负：物体下降时重力做功；物体被举高时重力做功。

二、重力势能

1.定义：我们把叫作物体的重力势能，常用Ep表示。

2.表达式：Ep＝。

3.单位：在国际单位制中是，符号为。

1J＝1kg·m·s－2·m＝1N·m。

4.重力做功与重力势能变化的关系

(1)表达式：WG＝＝－。

(2)两种情况

①当物体从高处运动到低处时，重力做，重力势能，即WG＞0，Ep1＞Ep2。

②当物体由低处运动到高处时，重力做，重力势能，即WG＜0，Ep1＜Ep2。重力做负功也可以说成物体。

三、重力势能的相对性

1.参考平面：物体的重力势能总是相对于某一来说的，这个叫作参考平面。在参考平面上，物体的重力势能取为。

2.重力势能的相对性

选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是的。

对选定的参考平面，上方物体的重力势能是值，下方物体的重力势能是值，负号表示物体在这个位置具有的重力势能要比在参考平面上具有的重力势能。

四、弹性势能

1.定义：发生的物体的各部分之间，由于有的相互作用，也具有，这种势能叫作弹性势能。

2.弹簧的弹性势能：弹簧的长度为原长时，弹性势能为0。弹簧被或被时，就具有了弹性势能。

五、动能的表达式

1.定义：在物理学中用“”这个量表示物体的动能。

2.表达式：Ek＝。

3.单位：在国际单位制中是，符号为。1kg(m/s)2＝1N·m＝1J。

六、动能定理

1.内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中。

2.表达式：W＝。如果物体受到几个力的共同作用，W即为，它等于。

3.适用范围：动能定理是物体在恒力作用下，并且做直线运动的情况下得到的，当物体受到作用，或者做运动时，可以采用把整个过程分成许多小段，也能得到动能定理。

【自主预习】

一、动能和势能的相互转化

1.重力势能与动能：只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能，动能，转化成了动能；若重力做负功，则转化为。

2.弹性势能与动能：只有弹簧弹力做功时，若弹力做正功，则弹簧弹性势能，物体的动能，转化为动能。

3.机械能

(1)定义：、弹性势能和都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。

(2)机械能的改变：通过或弹力做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。

二、机械能守恒定律

1.内容：在只有或做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能。

2.表达式：Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1。

3.机械能守恒条件：只有或弹力做功。

【课堂探究】

思考与讨论：

伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？

一、追寻守恒量

讨论与计算：若A、B斜面光滑，通过计算证明h和h’是否相等？

实验表明：斜面上的小球在运动过程中好像“”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是的”,并且把这个量叫做或。

二、动能和势能的相互转化

思考与讨论：

(1)在以下体育比赛中，哪些能量之间发生了转化?

(2)由A到B过程中，能量如何转化?

机械能的定义及分类：

动能

势能

物体由于而具有的能叫做动能：Ek=