2017人教版高中物理必修2第7章第8节《机械能守恒定律》word学案.docVIP

第七章　机械能守恒定律 第八节　机械能守恒定律 如果你喜欢追求刺激，勇于冒险，而且胆子足够大，那么请尝试目前户外活动中刺激度排行榜名列榜首的“蹦极”．“蹦极”就是跳跃者站在约40 m以上(相当于10层楼高)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去．跳跃者在整个过程中重力势能、弹性势能以及动能相互转化， 如果整个过程没有机械能的损失，跳跃者将会如何运动？ 1．知道什么是机械能，能够分析物体的动能和势能之间的相互转化问题． 2．能根据动能定理和重力做功与重力势能的变化之间的关系，推导出机械能守恒定律． 3．理解机械能守恒定律的内容会根据其条件判断机械能是否守恒． 4．能用机械能守恒定律解决实际问题，并理解其优越性． 一、动能和势能的相互转化 1．重力势能与动能． 物体由自由下落或沿光滑斜面下滑时，重力对物体做正功，物体的重力势能减少，动能增加，重力势能转化成了动能，如图甲所示． 2．弹性势能与动能． 被压缩的弹簧具有弹性势能，弹簧恢复原来形状的过程，弹力做正功，弹性势能减少，被弹出的物体的动能增加，弹性势能转化为动能，如图乙所示． 3．机械能． 重力势能、弹性势能和动能的总称，通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式． 二、机械能守恒定律 1．推导． 　　　eq \a\vs4\al(情景　　―→　推导　　―→　 结论) 2．内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变． 3．守恒定律表达式： (1)Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2即ΔEk增＝ΔEp减． (2)Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1． (3)E2＝E1． 4．守衡条件：只有重力或弹力做功． 机械能守恒定律与圆周运动的综合应用 一、方法指导 物体做圆周运动时，如果运动过程中只有重力做功，则系统的机械能守恒，根据机械能守恒定律可求出物体在圆周的最高点(或最低点)的速度．此类问题中物体的运动往往分为多个过程，综合性比较强 二、审题技巧 在读、审题时要把握好以下几点： (1)要分清是全过程还是某一个过程机械能守恒． (2)抓好竖直面内圆周运动的临界条件． (3)列好辅助方程(牛顿第二定律方程)． 三、典例剖析 　如图所示，光滑的水平轨道与光滑的竖直半圆轨道相切，半圆轨道半径R＝0.4 m．一个小球停放在水平轨道上，现给小球一个v0＝5 m/s的初速度(g取10 m (1)求小球从C点飞出时的速度大小． (2)小球到达C点时，对轨道的作用力是小球重力的几倍？ (3)小球从C点抛出后，经多长时间落地？ (4)落地时速度有多大？ 解析：(1)小球从B点到C点的过程机械能守恒，则有eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)＝mg·2R＋eq \f(1,2)mveq \o\al(2,C)， 解得vC＝eq \r(veq \o\al(2,0)－4gR)， 代入数据解得vC＝3 m (2)对C点由牛顿第二定律得：FC＋mg＝meq \f(veq \o\al(2,C),R)， 解得FC＝meq \f(veq \o\al(2,C),R)－mg＝1.25mg， 由牛顿第三定律可知小球对轨道的压力为小球的重力的1.25倍． (3)小球从C点开始做平抛运动，则有：2R＝eq \f(1,2)gt2， 解得t＝eq \r(\f(4R,g))＝0.4 s. (4)由于小球沿轨道运动及平抛运动的整个过程中机械能守恒，所以落地时速度大小等于v0＝5 m 答案：(1)3 m/s　(2)1.25倍　(3)0.4 s　(4)5 1．(多选)下列叙述中正确的是(BD) A．做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B．做匀速直线运动的物体的机械能可能守恒 C．外力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒 D．系统内只有重力和弹力做功，系统的机械能一定守恒 2．如图所示，下列四个选项中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动．在这四个图所示的运动过程中，机械能守恒的是(C) 3．如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2 m的小球，B处固定质量为m的小球．支架悬挂在O点，可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动．开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动．在不计任何阻力的情况下，下列说法不正确的是(A) A．A球到达最低点时速度为零 B．A球机械能的减少量等于B球机械能的增加量 C．B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动时的高度 D．当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度 4．(多选)如图所示，质量为m的物