（高中物理）高一物理第七章第六节机械能守恒定律人教.doc

高一物理第七章第六节机械能守恒定律人教版【同步教育信息】一.本周教学内容：第七章第六节机械能守恒定律二.知识要点：知道机械能的概念会计算机械能的大小会推导自由落体竖直上抛的上升过程中机械能守恒。正确理解机械能守恒定律的含义和适用条件。在具体问题中能判断机械能是否守恒。三.重点、难点解析：1.机械能E定义：物体由于做机械运动而具有的能叫机械能用符号E表示它是动能与势能〔重力势能、弹性势能〕的统称数值等于动能与势能之和。即：注意如下三方面意义：〔1〕动能与势能都是状态量所以机械能也是状态量。〔2〕机械能是标量其正负表示大小。〔3〕由于动能势能〔重力势能〕都与所选参考系参考面有关机械能的数值与参考有关有相对性。2.机械能守恒定律推导：〔1〕自由落体运动质量为m的物体自A点从静止自由下落到B点速度由0变为。下落高度h。由自由落体公式知取B为势能参考点∴即在B点的机械能与A点相等。假设物体的初速竖直向上抛出到C点速度为。在B点有机械能在C点有机械能由动能定理知∴运动中B、C两点处机械能相等。结论：在自由落体和竖直上抛运动中机械能守恒。推论：不管物体做什么运动在只有重力做功的情况下机械能保持不变。假设1、2表示两个状态那么机械能守恒可表示为：或。二种力做功三种情况机械能守恒〔1〕只有重力做功在只有重力做功时动能与重力势能可以互相转变而总和保持不变。〔2〕只有弹力做功时动能与弹性势能互相转变而总和保持不变。〔3〕在只有重力和弹力做功时动能重力势能弹性势能互相转变总和保持不变。机械能守恒的条件是：只有重力弹力做功。3.如何判断机械能是否守恒〔1〕确定研究对象和研究过程〔2〕分析各物体受力情况重点分析各力做功情况〔3〕常见的几种机械能守恒情况①只有重力或弹力作用②只有系统内的重力或弹力做功其它的力不做功③虽有多个力做功但除系统内的重力或弹力做功以外其它的力做功代数和为零。④系统与外界无机械能的传递系统内也无机械能与其它形式的能的转化。【典型例题】[例1]以下关于机械能守恒的表达正确的选项是〔〕A.做匀速直线运动的物体机械能守恒B.做匀加速直线运动的物体机械能守恒C.物体运动不受摩擦力作用机械能守恒D.物体只发生动能和势能的相互转化时机械能守恒解析：做匀速直线运动物体受平衡力假设有重力做功必有其它的恒力做负功就不只有重力做功机械能不守恒如降落伞匀速下落空气阻力做负功机械能减少A错做匀加速运动的物体不一定只有重力作用B错。物体不受摩擦力但有其它外力做功机械能不守恒如起重机把重物吊起重物机械能增加C错物体运动只有动能和势能转化动能改变与势能改变数值相等所以动能与势能的总和不变D对。[例2]以10m/s的速度将物体竖直向上抛出不计空气阻力g取10m/s2那么〔1〕物体到达的最大高度是多少？〔2〕上升到何处动能与势能相等？〔3〕下降到何处动能与势能相等？解析：设物体质量为m在运动中只受重力所以机械能守恒取抛出点为势能零点。〔1〕设最大高度为H在抛出点在最高点由机械能守恒定律知〔2〕设动能与势能相等处高度为〔3〕与〔2〕同理设[例3]如图示一滑块从半圆形光滑轨道上端由静止开始滑下到达轨道最低点时状态表达正确的选项是〔〕A.轨道半径越大动能越大对轨道压力越大B.轨道半径越大滑块动能越大对轨道压力越小C.轨道半径越大滑块动能越大对轨道压力不变D.轨道半径变化滑块动能对轨道压力都不变解析：滑块下滑中只有重力做功轨道支持力不做功机械能守恒设到最低点速度为。由机械能守恒定律知①轨道半径越大滑块在最低点的动能越大。滑块在最低点受两个力②由①知代入②得：是守恒与R无关。∴C正确。[例4]过山车是一种很刺激的娱乐工程整个装置可以简化为小球从倾斜轨道上自由滚下不考虑摩擦阻力至少从多高处滚下才能通过圆形轨道最高点。设圆轨道半径为R。解析：小球通过圆轨道最高点最小速度为。①②由②得：代入①得注：运用机械能守恒定律势能参考面不一定选最低点也可以选运动的初态或末态位置。[例5]小球从高为h处自由落下正好落在竖直的弹簧上把弹簧压缩下面表达正确的选项是〔〕A.弹簧的弹性势能最小时小球动能最大B.重力势能最小时动能最大C.重力势能与弹性势能和最小时动能最大D.重力势能最小时动能最小解析：小球自由下落时重力势能减小动能增加当压缩弹簧时有压力小于重力和大于重力两个阶段。前一阶段小球做加速运动动能增加后一阶段弹力大于重力小球做减速运动动能减小在弹力大小等于重力时小球动能最大此时弹簧被压缩但不是最短AB不正确。由机械能守恒知C正确。重力势能最小时弹簧被压缩得最短小球速度为零D正确。[例6]如下列图两物体用轻绳跨过定滑轮连在一起质量滑轮质量及摩擦均可不计。开始用力支持使静止。去掉外力在下