2018_2019学年高中物理第2章能的转化与守恒第3节第2课时能量守恒定律学案鲁科版必修2.docVIP

PAGE PAGE 1 第2课时　能量守恒定律 学习目标 核心提炼 1.知道机械能的概念，并会求机械能。 2.理解机械能守恒定律及其适用条件、表达式。 3.会用机械能守恒定律分析解答问题。 4.理解能量守恒定律及其表达式。 1个概念——机械能 1个条件——机械能守恒条件 2个定律——机械能守恒定律、能量守恒定律 一、机械能守恒定律 阅读教材第34～35页“机械能守恒定律”部分，知道机械能的概念，会利用自由落体运动推导机械能守恒定律的表达式。 1.机械能：物体的动能和势能之和。 2.推导：如图1所示，如果物体只在重力作用下自由下落，重力做的功设为WG，由重力做功和重力势能的变化关系可知WG＝mg(h1－h2)＝Ep1－Ep2。① 图1 由动能定理得 WG＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,2)－eq \f(1,2)mveq \o\al(2,1)② ①②联立可得mgh1－mgh2＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,2)－eq \f(1,2)mveq \o\al(2,1)，mgh1＋eq \f(1,2)mveq \o\al(2,1)＝mgh2＋eq \f(1,2)mveq \o\al(2,2)， 由机械能的定义得Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2。 3.内容：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能可以发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 4.条件：只有重力对物体做功，与运动方向和轨迹的曲、直无关。 5.表达式： (1)eq \f(1,2)mveq \o\al(2,1)＋mgh1＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,2)＋mgh2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2。 (2)mgh1－mgh2＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,2)－eq \f(1,2)mveq \o\al(2,1) 即ΔEp减＝ΔEk增。 思维拓展 (1)如图2所示，大型的过山车在轨道上翻转而过。过山车从最低点到达最高点时，动能和势能怎样变化？忽略与轨道摩擦和空气阻力，机械能是否守恒？ 图2 (2)如图3所示，在光滑水平面上，被压缩的弹簧恢复原来形状的过程，弹性势能如何变化？弹出的物体的动能如何变化？当物体以某一初速度压缩弹簧时，弹性势能如何变化，物体的动能如何变化？ 图3 答案　(1)动能减少，重力势能增加，忽略与轨道摩擦和空气阻力，过山车机械能守恒。 (2)被压缩的弹簧恢复原来形状时，弹性势能减少，被弹出的物体的动能增加；当物体压缩弹簧时，弹性势能增加，物体的动能减少。 二、能量守恒定律 阅读教材第36～37页“能量守恒定律”部分，知道能量的转化及守恒定律的内容。 1.机械能的变化：除重力以外的其他力对物体做功时，物体的机械能就会发生变化。 2.能量的转化：自然界中，能的表现形式是多种多样的，除了机械能外，还有电能、光能、内能、化学能、原子能等，这些能量间都可以相互转化。 3.能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。 4.永动机：不消耗任何能量却能持续不断地对外做功的机器，它违背了能量守恒定律，是不可能制成的。 思考判断 (1)合力为零，物体的机械能一定守恒。(　　) (2)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(　　) (3)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(　　) (4)物体向上运动时，机械能也可能守恒。(　　) (5)任何能量之间的转化都遵循能量守恒定律。(　　) (6)能量永远不会增加或减少，只能转化或转移。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√ 　机械能守恒条件的理解 [要点归纳] 1.从能量特点看，系统内部只发生动能和势能的相互转化，无其他形式能量(如内能)之间转化，系统机械能守恒。 2.从做功角度来看，只有重力做功或系统弹力做功，系统机械能守恒，具体表现为： 做功条件 典例 只有重力(或弹簧弹力)做功 所有做抛体运动的物体(不计空气阻力)，机械能守恒 除重力、弹力外还受其他力，但其他力不做功 如物体沿光滑的曲面下滑，尽管受到支持力，但支持力不做功 只有重力和系统内的弹力做功 如图所示，小球在摆动过程中线的拉力不做功，如不计空气阻力，只有重力做功，小球的机械能守恒 如图所示，所有摩擦不计，A在B上自由下滑过程中，只有重力和A、B间弹力做功，A、B组成的系统机械能守恒。但对B来说，A对B的弹力做功，但这个力对B来说是外力，B的机械能不守恒 如图所示，不计空气阻力，球在运动过程中，只有重力和弹簧与球间的弹力做功，球与弹簧组成的系统机械能守恒。但对球来说，机械能不守恒 其他力做功，但做功的代数和为零 如图所示，A、B构成的系统，忽略绳的质量与滑轮间的摩擦，