人教版高中物理必修第2册 机械能守恒与功能关系导学案.docVIP

导学案

1.课题名称：人教版高一年级物理必修2第八章机械能守恒定律

机械能守恒与功能关系

2.学习任务：

（1）知道功和能量转化的对应关系；

（2）理解功是能量转化的量度；

（3）会利用功能原理解决有关机械能变化的问题。

3.学习准备：

准备笔记本、草稿纸，边观看边做记录。

4.学习方式和环节：

复习→提出问题→理论探究→典型例题分析→反馈提升

【复习】

1、做功的过程就是___________的转化过程。做了多少功，就有多少___________转化。功是能量转化的量度。（“增量”是末态量减去初态量）

（1）动能定理：_________做的功物体动能的增量，表达式为：___________________

（2）重力做功与重力势能变化的关系：WG=___________

弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系，W弹＝___________

（3）机械能守恒定律：只有___________做功时，物体的机械能守恒。

表达式为：_________________________________

【探究】功能原理

（一）问题

物体在下落过程中，先后经过距地面的高度分别为h1、h2的A、B两点，已知空气阻力恒为f。则物体由A到B下落过程中机械能的变化是多少？

分析：由动能定理：WG+Wf=ΔEk

重力做功与重力势能：WG=-ΔEp

整理：Wf=ΔEk+ΔEp=ΔE

即：阻力做功，等于物体机械能的变化量。

（二）功能原理

1．内容：除重力、弹力外，其他力所做的总功等于物体机械能的变化量。

2．表达式：W除重、弹=ΔE=E2-E1

讨论：若W除重、弹=0，ΔE=0，机械能守恒

若W除重、弹0，ΔE0，机械能增加

若W除重、弹0，ΔE0，机械能减少

【例题1】质量为m的物体以速度v0从地面竖直向上抛出，物体落回地面时，速度大小为。设物体在运动中所受空气阻力大小不变。求：

（1）物体运动过程中所受空气阻力的大小；

（2）若不计物体落地碰撞过程中的能量损失，物体运动的总路程。

解析：

（1）从抛出到第一次落回地面，设上升的最大高度为h，由功能原理

上升阶段：-fh=mgh-?

整个过程：-f?2h=?-

解得：f=

（2）设从抛出到最终停在地面总路程为s，由功能原理：

-fs=0-

解得：

物体以100J的初动能从斜面的底端向上运动，当它通过斜面上的M（图中未画出）点时，动能减少80J，机械能减少32J。如果斜面足够长，物体返回底端时的动能为_________。

解析：从斜面底端到M点，有：

W外=-F外s=ΔEk=-80J

W除重=-fs=ΔE=-32J

因W外、W除重均与位移成正比，则有：|ΔEk|:|ΔE|=5:2

所以上升过程动能损失100J，机械能共减少40J。

从斜面底端上升到最高点再返回斜面底端，重力势能不变，阻力做功为上升阶段的两倍，由功能原理：

W除重?=ΔE?=ΔEk?=-80J

因此，物体返回底端时的动能为20J

【探究】系统功能原理

（一）问题

如图所示，木块质量为M，放在光滑水平面上，一质量为m的子弹以初速度v0水平射入木块中，最后二者一起以速度v匀速前进。已知子弹受到的平均阻力为f，子弹射入木块的深度为d，木块移动距离为s。则在此过程中，因摩擦损失的机械能是多少？

v0s

v0

s

d

对子弹：-f(s+d)=-

对木块：fs=-0

两式联立得：-fd=-

即：该系统内一对滑动摩擦力做功之和为负，大小等于系统动能的减少量。

此情景不涉及势能的变化，所以一对滑动摩擦力做功之和也就是系统机械能能的变化量。

通过一对滑动摩擦力做功，将系统的机械能转化为内能。

（二）系统功能原理

1．内容：除重力、弹力外其他力、及系统内滑动摩擦力做的功，等于系统体机械能的变化量。

2．表达式：W除重、弹+W内滑=ΔE=E2-E1

小结：机械能守恒是在一定条件下的功能原理的表达形式

【课堂反馈】

质量为m的物体在竖直向上的恒力F作用下减速上升了H，在这个过程中，下列说法中正确的有（）

A.物体的重力势能增加了mgH??

B.物体的动能减少了FH?

C.物体的机械能增加了FH??

D.物体重力势能的增加小于动能的减少

一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向下运动，则在此物体下降h高度的过程中，物体的（???）?

A．重力势能减少了2mgh???

B．动能增加mgh

C．动能增加了2mgh????????

D．机械能增加了mgh

如图所示，木块静止在光滑水平桌面上，一颗子弹水平射入木块的深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为L，木块对子弹的平均阻力