《机械能守恒定律》导学案

课时7.8 机械能守恒定律

学习目标

1.知道机械能的各种形式,能够分析动能与势能(包括弹性势能)之间相互转化的问题。

2.能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的关系,推导机械能守恒定律。

3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒,运用机械能守恒定律解决有关问题。

4.能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件,领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性。 预习知识梳理

1.动能和重力势能之间可以相互转化。例如,物体自由下落或沿光滑斜面下落时,重力对物体做①正功,物体的②重力势能减少,③动能增加。

将物体以一定的初速度上抛或沿光滑斜面上升时,重力做④负功,物体的⑤重力势能增加,⑥动能减少。

2.动能和弹性势能之间也可以相互转化。例如,像图甲那样,以一定速度运动的小球能使弹簧压缩,这时小球⑦克服弹力做功,使动能转化成弹簧的⑧弹性势能;小球速度减为零以后,被压缩的弹簧又能将小球弹回(如图乙所示),这时弹力对小球⑨做正功,又使弹簧的⑩弹性势能转化成小球的动能。

3.机械能

重力势能、弹性势能和动能统称为机械能。在重力或弹力做功时,不同形式的机械能可以发生相互转化。

4.机械能守恒定律

在只有 重力或 弹力(弹簧)做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,这就是机械能守恒定律。

重难点探究

主题1:机械能的概念

问题:阅读教材中“动能与势能的相互转化”标题下面的内容,完成下面的填空,并归纳出什么是机械能。在物体运动过程中,动能与势能之间相互转化的原因是什么?

(1)物体沿光滑斜面下滑时 转化为 。

(2)弓箭手拉弓射箭过程 转化为 。

(3)物体冲上斜面时 转化为 。

主题2:机械能守恒定律

问题(1):质量为m的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为h1的位置A时,速度的大小为v1,滑到高度为h2的位置B时,速度大小为v2。小球受几个力?各个力的做功情况如何?请你根据动能定理和重力做功与重力势能变化的关系找出小球由h1下落到h2过程中机械能的变化关系。

问题(1)图 问题(2)图 问题(2):如图所示,水平放置的轻弹簧放在光滑的水平面上,将弹簧向左压缩,然后释放与弹簧相连的小球。小球运动到最右端的过程中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?能量是如何转化的?

问题(3):①根据问题(1)(2)你能得到什么结论?

②在问题(1)中,如果曲面是粗糙的,小球沿曲面还是由高度为h1的位置A滑到高度为h2的位置B,重力做功相等吗?重力势能的变化相等吗?动能的变化相等吗?

③阅读教材中“机械能守恒定律”标题下面的内容,写出机械能守恒定律内容及表达式。

④机械能守恒的条件是什么?你如何理解这个守恒条件?