§8.4機(jī)械能守恒定律目標(biāo)展示目標(biāo)展示〖教學(xué)目標(biāo)〗1．在已經(jīng)學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)械能概念的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律，掌握機(jī)械能守恒的條件，掌握應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析、解決問(wèn)題的基本方法．2．學(xué)習(xí)從功和能的角度分析、處理問(wèn)題的方法，提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析、解決問(wèn)題的能力。〖核心素養(yǎng)〗【物理觀念】首先從概念的角度出發(fā)，明確什么是機(jī)械能，在機(jī)械能守恒的情況下重力勢(shì)能與動(dòng)能之間是相互轉(zhuǎn)化的，構(gòu)建能量觀念?！究茖W(xué)思維】通過(guò)紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器找到重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能增加量之間的關(guān)系，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，體驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程和物理學(xué)的研究方法?！究茖W(xué)探究】運(yùn)用動(dòng)能定理推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律，體會(huì)做功在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程的用途?！究茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任】通過(guò)機(jī)械能守恒的教學(xué)，使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)觀點(diǎn)，理解和運(yùn)用自然規(guī)律，并用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題〖教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)〗重點(diǎn)：1.掌握機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)、建立過(guò)程，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容；2.在具體的問(wèn)題中能判定機(jī)械能是否守恒，并能列出定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。難點(diǎn)：1.從能的轉(zhuǎn)化和功能關(guān)系出發(fā)理解機(jī)械能守恒的條件；2.能正確判斷研究對(duì)象在所經(jīng)歷的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，能正確分析物體所具有的機(jī)械能，尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢(shì)能。預(yù)習(xí)案預(yù)習(xí)案使用說(shuō)明及學(xué)法指導(dǎo)（正確的方法會(huì)取得事半功倍的效果?。?．首先明確“知識(shí)必備”中的兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)；然后再通讀教材，查找資料，完成“教材助讀”中的問(wèn)題；2．完成時(shí)間：20分鐘。知識(shí)必備（你準(zhǔn)備好了嗎？）1.動(dòng)能定理2.重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能教材助讀（問(wèn)題引領(lǐng)方向?。?．理解機(jī)械能守恒的條件 2．機(jī)械能守恒的應(yīng)用預(yù)習(xí)檢測(cè)（檢測(cè)有助于查找存在的問(wèn)題和不足！）1.如圖所示實(shí)例中均不考慮空氣阻力，系統(tǒng)機(jī)械能守恒的是()2.判一判(1)通過(guò)重力做功，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化.()(2)機(jī)械能守恒時(shí)，物體一定只受重力和彈力作用.()(3)合力為零，物體的機(jī)械能一定守恒.()(4)合力做功為零，物體的機(jī)械能一定保持不變.()(5)只有重力做功時(shí)，物體的機(jī)械能一定守恒.()我的疑問(wèn)（發(fā)現(xiàn)問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要！）請(qǐng)將預(yù)習(xí)中未能解決的問(wèn)題和疑問(wèn)寫(xiě)下來(lái)，待課堂上與老師和同學(xué)探究解決。探究案探究案質(zhì)疑探究（質(zhì)疑解疑，合作探究）探究點(diǎn)一：機(jī)械能守恒的條件例1.關(guān)于以下四幅圖，下列說(shuō)法中正確的是()A．圖1中“蛟龍?zhí)枴北坏踯?chē)吊下水的過(guò)程中它的機(jī)械能守恒B．圖2中火車(chē)在勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)械能守恒C．圖3中握力器在手的壓力作用下彈性勢(shì)能增加了D．圖4中撐桿跳高運(yùn)動(dòng)員在上升過(guò)程中機(jī)械能守恒針對(duì)訓(xùn)練1.如圖所示，下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．甲圖中，從滑梯上加速下滑的小朋友機(jī)械能不守恒B．乙圖中，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的摩天輪中的游客機(jī)械能守恒C．丙圖中，在光滑的水平面上，小球和彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．丁圖中，氣球勻速上升時(shí)，機(jī)械能不守恒針對(duì)訓(xùn)練2.下列說(shuō)法正確的是（

）A．物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能一定守恒B．物體做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能不可能守恒C．物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能一定守恒D．物體做拋體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能一定守恒針對(duì)訓(xùn)練3.如圖所示，一輕彈簧豎直固定在水平地面上。小球從離彈簧上端高h(yuǎn)處自由下落，接觸彈簧后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)。小球從開(kāi)始下落到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過(guò)程中（不計(jì)空氣阻力），則（）A．小球機(jī)械能守恒B．小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．小球的加速度一直減小D．小球先失重后超重針對(duì)訓(xùn)練4.木塊靜止掛在繩子下端，一子彈以水平速度射入木塊并留在其中，再與木塊一起共同擺到一定高度，如圖2所示，從子彈開(kāi)始入射到共同上擺到最大高度的過(guò)程中，下面說(shuō)法正確的是()A.子彈的機(jī)械能守恒B.木塊的機(jī)械能守恒C.子彈和木塊的總機(jī)械能守恒D.以上說(shuō)法都不對(duì)針對(duì)訓(xùn)練5.在如圖所示的物理過(guò)程示意圖中，甲圖為一端固定有小球的輕桿，從右偏上30°釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng)；乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架，釋放后繞通過(guò)直角頂點(diǎn)的固定軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)；丙圖為置于光滑水平面上的A、B兩小車(chē)，B靜止，A獲得一向右的初速度后向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻連接兩車(chē)的細(xì)繩繃緊，然后帶動(dòng)B車(chē)運(yùn)動(dòng)；丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車(chē)，把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放，小球開(kāi)始擺動(dòng)．則關(guān)于這幾個(gè)物理過(guò)程(空氣阻力忽略不計(jì))，下列判斷中正確的是()A．甲圖中小球機(jī)械能守恒B．乙圖中小球A的機(jī)械能守恒C．丙圖中兩車(chē)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．丁圖中小球的機(jī)械能守恒規(guī)律總結(jié)（知識(shí)提煉，濃縮精華）（1）判斷機(jī)械能是否守恒的方法①利用機(jī)械能的定義直接判斷：若動(dòng)能和勢(shì)能中，一種能變化，另一種能不變，則其機(jī)械能一定變化.②用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈力)做功，雖受其他力，但其他力不做功，機(jī)械能守恒.③用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷：若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒.機(jī)械能具有系統(tǒng)性：由于重力勢(shì)能是物體與地球所共有的，彈性勢(shì)能是彈簧具有的，因此研究物體時(shí)，應(yīng)該說(shuō)物體與彈簧以及地球（地球一般可以省略不說(shuō)）組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。探究點(diǎn)二：機(jī)械能守恒的基本應(yīng)用例2.把一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球用細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái)，成為一個(gè)擺，如圖所示。繩長(zhǎng)為l，最大擺角為，忽略一切阻力，重力加速度為g。求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度；針對(duì)訓(xùn)練6.如圖所示，質(zhì)量為m的蘋(píng)果從距地面高度為H的樹(shù)上由靜止開(kāi)始下落，樹(shù)下有一深度為h的坑，不計(jì)空氣阻力。若以剛下落的位置為零勢(shì)能參考平面，則蘋(píng)果剛要落到坑底時(shí)的重力勢(shì)能和機(jī)械能分別為（）A．和0 B．0和C．和 D．和0針對(duì)訓(xùn)練7.以相同大小的初速度v0將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長(zhǎng))上滑，如圖8所示，三種情況達(dá)到的最大高度分別為h1、h2和h3，不計(jì)空氣阻力，則()圖8A.h1＝h2＞h3 B.h1＝h2＜h3C.h1＝h3＜h2 D.h1＝h3＞h2規(guī)律總結(jié)（知識(shí)提煉，濃縮精華）(1)機(jī)械能守恒定律常用的三種表達(dá)式①?gòu)牟煌瑺顟B(tài)看：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(或E1＝E2)此式表示系統(tǒng)兩個(gè)狀態(tài)的機(jī)械能總量相等.②從能的轉(zhuǎn)化角度看：ΔEk＝－ΔEp此式表示系統(tǒng)動(dòng)能的增加(減少)量等于勢(shì)能的減少(增加)量.③從能的轉(zhuǎn)移角度看：ΔEA增＝ΔEB減此式表示系統(tǒng)A部分機(jī)械能的增加量等于系統(tǒng)剩余部分，即B部分機(jī)械能的減少量.(2)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用步驟首先對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析，判斷各個(gè)力是否做功，分析是否符合機(jī)械能守恒的條件.若機(jī)械能守恒，則根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程，或再輔以其他方程進(jìn)行求解.探究點(diǎn)三：機(jī)械能守恒的綜合應(yīng)用例3.2018年冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)跳臺(tái)滑雪比賽在韓國(guó)平昌舉行。圖為一跳臺(tái)的示意圖。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員從雪道的最高臺(tái)A由靜止開(kāi)始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到達(dá)跳臺(tái)的B點(diǎn)時(shí)速度多大？當(dāng)他落到離B點(diǎn)豎直高度為10m的雪地C點(diǎn)時(shí)，速度又是多大？(設(shè)這一過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有做其他動(dòng)作，忽略摩擦和空氣阻力，取g＝10m/s2)針對(duì)訓(xùn)練8.如圖所示，豎直平面內(nèi)的eq\f(3,4)圓弧形光滑管道半徑略大于小球半徑，管道中心到圓心距離為R，A端與圓心O等高，AD為水平面，B端在O的正下方，小球自A點(diǎn)正上方由靜止釋放，自由下落至A點(diǎn)進(jìn)入管道，當(dāng)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，管壁對(duì)小球的彈力大小為小球重力的9倍。求：(1)釋放點(diǎn)距A的豎直高度；(2)落點(diǎn)C與A的水平距離。針對(duì)訓(xùn)練9.如圖所示，彎曲斜面與半徑為R的豎直半圓組成光滑軌道，一個(gè)質(zhì)量為m的小球從高度為4R的A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)半圓的最高點(diǎn)D后做平拋運(yùn)動(dòng)落在水平面的E點(diǎn)，忽略空氣阻力(重力加速度為g)，求：(1)小球在D點(diǎn)時(shí)的速度vD；(2)小球落地點(diǎn)E離半圓軌道最低點(diǎn)B的位移x；(3)小球經(jīng)過(guò)半圓軌道的C點(diǎn)(C點(diǎn)與圓心O在同一水平面)時(shí)對(duì)軌道的壓力。針對(duì)訓(xùn)練10.蹦極是一項(xiàng)非常刺激的運(yùn)動(dòng)。為了研究蹦極過(guò)程，可將人視為質(zhì)點(diǎn)，人的運(yùn)動(dòng)沿豎直方向，人離開(kāi)蹦極臺(tái)時(shí)的初速度、彈性繩的質(zhì)量、空氣阻力均可忽略。某次蹦極時(shí)，人從蹦極臺(tái)跳下，到a點(diǎn)時(shí)彈性繩恰好伸直，人繼續(xù)下落，能到達(dá)的最低位置為b點(diǎn)，如圖所示。已知人的質(zhì)量m＝50kg，彈性繩的彈力大小F＝kx，其中x為彈性繩的形變量，k＝200N/m，彈性繩的原長(zhǎng)l0＝10m，整個(gè)過(guò)程中彈性繩的形變始終在彈性限度內(nèi)。取重力加速度g＝10m/s2。在人離開(kāi)蹦極臺(tái)至第一次到達(dá)b點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能損失可忽略。(1)求人第一次到達(dá)a點(diǎn)時(shí)的速度大小v；(2)求人的速度最大時(shí)，彈性繩的長(zhǎng)度；(3)已知彈性繩的形變量為x時(shí)，它的彈性勢(shì)能Ep＝kx2，求人的最大速度。規(guī)律總結(jié)（知識(shí)提煉，濃縮精華）（1）機(jī)械能守恒定律可以分過(guò)程應(yīng)用，也可以全過(guò)程應(yīng)用，很多時(shí)候全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理可以省去很多中間步驟，節(jié)省解題時(shí)間，全過(guò)程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí)，必須保證各個(gè)過(guò)程中機(jī)械能都守恒。（2）機(jī)械能守恒定律既適用于直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。探究點(diǎn)四：機(jī)械能守恒定律在非質(zhì)點(diǎn)中的應(yīng)用例4.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m，均勻的細(xì)鏈條長(zhǎng)為L(zhǎng)，置于光滑水平桌面上，用手按住一端，使L/2長(zhǎng)部分垂在桌面下，(桌面高度大于鏈條長(zhǎng)度)，現(xiàn)將鏈條由靜止釋放，則鏈條上端剛離開(kāi)桌面時(shí)的動(dòng)能為()A．0 B．eq\f(1,2)mgLC．eq\f(1,4)mgL D．eq\f(3,8)mgL針對(duì)訓(xùn)練11.如圖所示，粗細(xì)均勻、全長(zhǎng)為的鐵鏈，對(duì)稱(chēng)地掛在轉(zhuǎn)軸光滑的輕質(zhì)定滑輪上，滑輪的大小與鐵鏈長(zhǎng)度相比可忽略不計(jì)，受到微小擾動(dòng)后，鐵鏈從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鐵鏈脫離滑輪的瞬間，其速度大小為（

）A． B．C． D．針對(duì)訓(xùn)練12.如圖所示，AB為光滑的水平面，BC是傾角為α的足夠長(zhǎng)的光滑斜面，斜面體固定不動(dòng)。AB、BC間用一小段光滑圓弧軌道相連。一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻柔軟鏈條開(kāi)始時(shí)靜置在ABC面上，其一端D至B的距離為L(zhǎng)－a。現(xiàn)自由釋放鏈條，則：(1)鏈條下滑過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒？簡(jiǎn)述理由；(2)鏈條的D端滑到B點(diǎn)時(shí)，鏈條的速率為多大？探究點(diǎn)五：機(jī)械能守恒定律在連接體中的應(yīng)用例5.如圖所示滑輪光滑輕質(zhì)，阻力不計(jì)，M1=2kg，M2=1kg。M1離地高度為H=0.5m。M1與M2從靜止開(kāi)始釋放，M1由靜止下落了0.3m時(shí)的速度為A．m/s B．3m/s C．2m/s D．1m/s針對(duì)訓(xùn)練13.如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球A和B，中間用輕質(zhì)桿相連，桿長(zhǎng)2R，在桿的中點(diǎn)O有一固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸，把桿置于水平位置后由靜止開(kāi)始釋放，不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g，則在B球順時(shí)針擺動(dòng)到最低位置的過(guò)程中（）A．A球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．B球和地球組