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成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修2第七章机械守恒定律成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2机械守恒定律第七章第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2第八节机械能守恒定律第七章第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5课时作业7易错案例剖析6第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2学习目标定位第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2*知道机械能的概念，理解动能与势能的相互转化**掌握机械能守恒的内容及适用条件**会用机械能守恒定律解决有关问题*体会科学探究中的守恒思想第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2课堂情景切入第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2用细绳把铁锁吊在高处，并把铁锁拉到鼻子尖前释放，保持头的位置不动，铁锁摆回来时，会打着鼻子吗？试试看，并解释为什么。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2知识自主梳理第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修21．重力势能与动能物体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________，动能________，___________转化成了________；反之，将物体竖直上抛时，物体的________向__________转化。动能与势能的相互转化减少增加重力势能动能动能重力势能第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修22．弹性势能与动能动能和弹性势能之间也可以相互转化。例如，象图甲那样，以一定速度运动的小球能使弹簧压缩，这时小球__________做功，使动能转化成弹簧的__________；小球静止以后，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______，又使弹簧的_________转化成小球的______。克服弹力弹性势能做功弹性势能动能第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修21．机械能机械能是指系统内所有物体的__________和__________(重力势能，弹簧所具有的弹性势能)的总和。2．机械能守恒定律在只有重力或(弹簧)弹力做功的物体系统内，动能与势能可以__________，而总的机械能__________。机械能守恒定律动能势能相互转化保持不变第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修23．机械能守恒定律的表达形式(1)初、末状态的机械能相等，即：Ek1＋Ep1＝__________(2)重力势能的增加(减少)量等于动能的减少(增加)量，即：ΔEP增＝__________4．机械能守恒的条件只有________做功或系统内____________做功。Ek2＋Ep2ΔEk减重力(弹簧)弹力第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2重点难点突破第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2一、对机械能的理解1．机械能是一个状态量，机械运动的物体在某一位置时，具有确定的速度，也就有确定的动能和势能，即具有确定的机械能。2．机械能是一个相对量，其大小与参考系、零势能面有关。3．机械能是标量，是系统所具有的。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2如图，质量为m的苹果，从离地面H高的树上由静止开始落下，树下有一深度为h的坑。若以地面为零势能参考平面，则当苹果落到坑底时的机械能为()第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2A．－mghB．mgHC．mg(H＋h)D．mg(H－h)答案：B解析：苹果下落过程机械能守恒，开始下落时其机械能为E＝mgH，落到坑底时机械能仍为mgH。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2二、对机械能守恒定律的理解1．研究对象(1)当只有重力做功时，可取一个物体(其实是物体与地球构成的系统)作为研究对象，也可取几个物体构成的系统作为研究对象。(2)当物体之间有弹力做功时，必须将这几个物体构成的系统作为研究对象(使这些弹力成为系统内力)。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修22．表达式及其意义：表达式物理意义从不同状态看Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末初状态的机械能等于末状态的机械能从转化角度看Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp过程中动能的增加量等于势能的减少量从转移角度看EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修23.守恒条件的理解(1)只受重力(或弹簧弹力)作用，如做抛体运动的物体。(2)除重力(或弹簧弹力)外，还受其他力的作用，但其他力不做功。(3)除重力(或弹簧弹力)外，受到其他力的作用，但其他力做功的代数和为零。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2特别提醒：(1)“守恒”是一个动态概念，指在动能和势能相互转化的整个过程中的任何时刻、任何位置，机械能总量总保持不变。(2)机械能守恒的条件不是合力做的功等于零，也不是合力等于零。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(南阳市部分示范高中2014～2015学年高一下学期联考)如图，一小球自A点由静止自由下落到B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩到最短。若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由A—B—C的运动过程中()A．小球总机械能守恒B．小球的重力势能随时间均匀减少C．小球在B点时动能最大D．到C点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2答案：D解析：小球向下做变速运动，重力势能mgh的变化随时间不是均匀减小，B错；当小球重力等于弹力时小球速度最大，动能最大，这个位置在BC间某一点，C错；在整个运动过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误，D正确。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2三、机械能守恒定律的应用1．选取研究对象(物体或系统)。2．明确研究对象的运动过程，分析研究对象在过程中的受力情况，弄清各力做功情况，判断机械能是否守恒。3．选取恰当的参考平面，确定研究对象在初末状态的机械能。4．选取恰当的表达式列方程求解。常见的表达式有以下几种：第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2a．Ek1＋EP1＝Ek2＋EP2，即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能和势能之和。b．ΔEk＝－ΔEP或ΔEP＝－ΔEk，即动能(或势能)的增加量等于势能(或动能)的减少量。c．ΔEA＝－ΔEB，即系统内A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量。5．对计算结果进行必要的讨论和说明。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2特别提醒：机械能守恒定律是一种“能—能转化”关系，其守恒是有条件的，因此，应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(原创题)如图所示，轻质弹簧的一端与墙相连，被一质量为1kg的小球压缩，小球被弹簧弹出后，沿光滑轨道滑上半径为0.1m的光滑半圆轨道，且恰能到达最高点A，则弹簧在被压缩过程中存储的弹性势能为________J。(g取10m/s2)答案：2.5第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：小球在滑动过程中，只有弹簧弹力和小球的重力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒。则EP＝EA＝mg·2R＋12mv2A又mg＝mv2AR由以上两式并代入数据解得EP＝2.5J。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2四、机械能守恒定律和动能定理的比较两大规律比较内容机械能守恒定律动能定理应用范围只有重力和弹力做功时无条件限制物理意义其他力(重力、弹力以外)所做的功是机械能变化的量度合外力对物体做的功是动能变化的量度关注角度守恒的条件和始末状态机械能的形式及大小动能的变化及改变动能的方式(合外力做功情况)说明等号右边表示动能增量时，左边表示势能的减少量，“mgh”表示重力势能(或重力势能的变化)等号左边是合外力的功，右边是动能的增量，“mgh”表示重力的功第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2特别提醒：(1)除重力外还有其他力做功且做功不为零时，其他力做功数值等于机械能的变化量。(2)由于应用动能定理不需要满足什么条件，所以涉及功能关系问题时还是优先考虑动能定理。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2考点题型设计第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2机械能是否守恒的判定下列几种情况，系统的机械能守恒的是()第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2A．一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动[图(a)]B．运动员在蹦床上越跳越高[图(b)]C．图(c)中小车上放一木块，小车的左侧有弹簧与墙壁相连，小车在左右振动时，木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)D．图(c)中如果小车振动时，木块相对小车有滑动解析：A选项弹丸只受重力与支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒。B选项中运动员做功，其机械能越来越大，C选项中只有弹力做功，机械能守恒。D选项中有滑动摩擦力做功，所以机械能不守恒。答案：AC第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B．乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒答案：CD第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：甲图中重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，A错。乙图中物体B除受重力外，还受弹力，弹力对B做负功，机械能不守恒，但从能量特点看A、B组成的系统机械能守恒，B错。丙图中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B机械能守恒，C对。丁图中动能不变，势能不变，机械能守恒，D对。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2机械能守恒定律的应用如图所示，光滑的水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R＝0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m＝0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，弹簧和物块具有的弹性势能为Ep，释放后物块从桌面右边缘D点飞离桌面后，由P点沿圆轨道切线落入圆轨道。g＝10m/s2，求：第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(1)Ep的大小；(2)判断m能否沿圆轨道到达M点。第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：(1)设物块由D点以初速度vD做平抛运动，落到P点时其竖直速度为vy，有v2y＝2gRvyvD＝tan45°，得vD＝4m/s物块从C→D由机械能守恒得Ep＝Ek＝12mv2D＝12×0.2×42J＝1.6J第七章第八节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(2)设物块能沿轨道到达M点，其速度为vM，从C→M整个过程由机械能守恒定律得Ep＝12mv2M＋mgR·cos45°代入数据解得vM≈2.2m/sgR≈2.8m/