2019-2020学年沪科版必修2 4.2 研究机械能守恒定律 学案
2019-2020学年沪科版必修2 4.2 研究机械能守恒定律 学案第2页

  如图所示为游乐场中的高架滑车(也叫"疯狂的老鼠"),滑车从最高点自由滑下,随高度的降低,滑车运动得越来越快,游客感到疯狂和刺激.

  滑车在下滑过程中,动能和势能是怎样转化的?总的机械能遵循怎样的规律呢?

  提示:滑车在下滑过程中,重力做功,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;当滑车上升时,滑车克服重力做功,重力势能增加,动能减小.可见,在运动中,滑车的重力势能和动能相互转化,总的机械能会保持一个定值不变.

  

   对机械能守恒定律的理解

  1.对机械能守恒条件的理解

  (1)从能量转化的角度看,只有系统内动能和势能相互转化,无其他形式能量之间(如内能)的转化

  (2)从系统做功的角度看,只有重力和系统内的弹力做功,具体表现在:

  ①只有重力(和弹簧弹力)做功,如所有做抛体运动的物体(不计空气阻力),机械能守恒.

  ②只有重力和系统内的弹力做功,如图所示.

  在图甲中,小球在摆动过程中线的拉力不做功,如果不计空气阻力,只有重力做功,小球的机械能守恒.

  

  在图乙中,A、B间,B与地面间摩擦不计,A从B上自由下滑过程中,只有重力和A、B间弹力做功,A、B组成的系统机械能守恒.但对B来说,A对B的弹力做功,但这个力对B来说是外力,B的机械能不守恒.

  在图丙中,不计空气阻力,球在摆动过程中,只有重力和弹簧与球间的弹力做功,球与弹簧组成的系统机械能守恒,但对球来说,机械能不守恒.

  2.机械能守恒定律的表达式及举例

表达方式 说明 注意点 举例 方程 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 初状态Ⅰ的机械能等于末状态Ⅱ的机械能 需选择一合适的参考面  mgh1+mv=mg·2R+mv