高中物理 第4章 能量守恒與可持續(xù)發(fā)展 4.2 研究機(jī)械能守恒定律學(xué)案 滬科版必修2

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1、4.2 研究機(jī)械能守恒定律思維激活 力做功的過程也是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過程，物體的動能和勢能總和稱為機(jī)械能，例：瀑布水的下落，蕩秋千，過山車，撐竿跳高等,如圖4-2-1所示.分析上述各個過程中能量轉(zhuǎn)換情況. 圖4-2-1提示 瀑布（自由落體）： 重力勢能動能蕩秋千： 動能重力勢能過山車： 動能重力勢能動能撐竿跳高： 動能彈性勢能、重力勢能動能自主整理一、什么是機(jī)械能物體由于做機(jī)械運(yùn)動而具有的能量稱為機(jī)械能.物體的機(jī)械能是物體的動能與勢能之和，即E=Ek+Ep.二、研究機(jī)械能守恒定律1.重力勢能可以轉(zhuǎn)化為動能 打樁機(jī)重錘在下落過程中，重力對重錘做正功，重錘的重力勢能減少.在這個過程

2、中，重錘的速度增加了，表示重錘的動能增加了.這說明，重錘原來具有的重力勢能轉(zhuǎn)化成了動能.2.動能也可以轉(zhuǎn)化為重力勢能 原來具有一定速度的物體，由于慣性在空中豎直上升或沿光滑斜面上升，這時重力做負(fù)功，物體的速度減小，表示物體的動能減小了.但這時物體的高度增加，表示它的重力勢能增加了.這說明，物體原來具有的動能轉(zhuǎn)化成了重力勢能.3.彈性勢能與動能之間也能相互轉(zhuǎn)化 不僅重力勢能可以與動能相互轉(zhuǎn)化，彈性勢能也可以與動能相互轉(zhuǎn)化.被壓縮的彈簧具有彈性勢能，當(dāng)彈簧恢復(fù)原來形狀時，就把跟它接觸的物體彈出去.這一過程中，彈力做功，彈簧的彈性勢能減小，而物體得到一定的速度，動能增加.4.機(jī)械能守恒定律（1）定律

3、的內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變，即E=Ek+Ep=恒量.（2）定律適用條件只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功.（3）表達(dá)式：Ek=Ep或Ek0+Ep0=Ekt+Ept.三、應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問題解題步驟（1）根據(jù)題意，選取研究對象（物體或系統(tǒng)）.（2）明確研究對象的運(yùn)動過程，分析對象在過程中的受力情況，弄清各力做功情況，判斷是否符合機(jī)械能守恒的條件.（3）恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的起始狀態(tài)和末了狀態(tài)的機(jī)械能（包括動能和重力勢能）.（4）根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解.高手筆記1.對機(jī)械能守恒定律的理解（1）守恒定律的研究對

4、象既可以是某一物體，也可以是某幾個相互作用的物體構(gòu)成的系統(tǒng).若是由兩個相互作用的物體構(gòu)成的系統(tǒng)，一個物體機(jī)械能的增加，必定等于另一個物體機(jī)械能的減少，系統(tǒng)機(jī)械能總量保持不變.（2）對研究對象的受力分析注重于重力（彈力）之外的力，分析它們是否做功.（3）對研究對象進(jìn)行狀態(tài)分析必須選定參考系與零勢能參考面，區(qū)分初、末狀態(tài)，但在分析狀態(tài)時不必考慮物體運(yùn)動的具體路徑.2.機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)形式（1）物體在初狀態(tài)的機(jī)械能等于其末狀態(tài)的機(jī)械能，即E2=E1或Ek1+Ep1=Ek2+Ep2（2）減少(或增加)的勢能等于增加(或減少)的動能,即Ep=Ek（3）系統(tǒng)內(nèi)一物體機(jī)械能的增加(或減少)等于另一物

5、體機(jī)械能的減少(或增加)，即E1=E2.3.關(guān)于機(jī)械能守恒定律的不同敘述（1）“如果沒有摩擦力和介質(zhì)的阻力，在任一物體的勢能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程中，物體的總的機(jī)械能保持不變”.（2）“在只有重力和彈力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能（重力勢能、彈性勢能）可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變”.（3）“在只有重力做功的情況下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變”.（4）“一個物體，如果只受到重力和彈力的作用，在發(fā)生動能和勢能相互轉(zhuǎn)化時，機(jī)械能的總量保持不變”.名師解惑如何理解機(jī)械能守恒定律的條件？剖析：（1）從能量轉(zhuǎn)化的角度看，只有系統(tǒng)內(nèi)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量之間（如內(nèi)能）

6、的轉(zhuǎn)化.（2）從系統(tǒng)做功的角度看，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，具體表現(xiàn)在：只有重力（和彈簧彈力），如：所有做拋體運(yùn)動的物體（不計空氣阻力），機(jī)械能守恒.只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功.例如：如圖4-2-2（a、b、c）所示圖4-2-2 在圖a中，小球在擺動過程中線的拉力不做功，如不計空氣阻力，只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒. 在圖b中，A與B、B與地面間的摩擦力不計，A自B上自由下滑過程中，只有重力和A、B間彈力做功，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.但對B來說，A對B的彈力做功，但這個力對B來說是外力，B的機(jī)械能不守恒. 在圖c中，不計空氣阻力，球在擺動過程中，只有重力和彈簧與球間的彈力做功，球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但對球來說，機(jī)械能不守恒.6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375