2017-2018學(xué)年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 第8節(jié) 機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

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1、第8節(jié)機(jī)械能守恒定律,一、動(dòng)能與勢能的相互轉(zhuǎn)化 閱讀教材第7576頁“動(dòng)能與勢能的相互轉(zhuǎn)化”部分,結(jié)合圖7.81和圖7.82體會(huì)動(dòng)能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化。,1.重力勢能與動(dòng)能:只有重力做功時(shí),若重力對(duì)物體做正功,則物體的重力勢能_______,動(dòng)能______,___________轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能;若重力做負(fù)功,則______轉(zhuǎn)化為__________。,減少,增加,重力勢能,動(dòng)能,重力勢能,2.彈性勢能與動(dòng)能:只有彈簧彈力做功時(shí),若彈力做正功,則彈簧彈性勢能______,物體的動(dòng)能_____,__________轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。,減少,增加,彈性勢能,3.機(jī)械能: (1)定義:__________

2、、彈性勢能和_____的總稱,表達(dá)式為EEkEp。 (2)機(jī)械能存在形式的改變:通過_____或______做功,機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。,重力勢能,動(dòng)能,重力,彈力,思維拓展 (1)如圖1所示,物體沿光滑斜面下滑,物體的重力勢能如何變化,動(dòng)能如何變化?當(dāng)物體以某一初速度沿著光滑斜面上滑時(shí),物體的重力勢能如何變化,動(dòng)能如何變化?,圖1,(2)如圖2所示,在光滑水平面上,被壓縮的彈簧恢復(fù)原來形狀的過程,彈性勢能如何變化?彈出的物體的動(dòng)能如何變化?當(dāng)物體以某一初速度壓縮彈簧時(shí),彈性勢能如何變化,物體的動(dòng)能如何變化?,圖2,答案(1)下滑時(shí),物體的高度降低了,重力勢能減少。物體的速度增

3、大了,即物體的動(dòng)能增加;上滑時(shí),物體的重力勢能增加,動(dòng)能減少。 (2)被壓縮的彈簧恢復(fù)原來形狀時(shí),彈性勢能減少,被彈出的物體的動(dòng)能增加;當(dāng)物體壓縮彈簧時(shí),彈性勢能增加,物體的動(dòng)能減少。,二、機(jī)械能守恒定律 閱讀教材第7677頁“機(jī)械能守恒定律”部分,知道機(jī)械能守恒定律,初步了解機(jī)械能守恒的條件。,1.推導(dǎo) 如圖3所示,物體沿光滑斜面從A滑到B。,圖3,(1)由動(dòng)能定理:WG__________。 (2)由重力做功與重力勢能的關(guān)系: WG________。由以上兩式可得Ek2Ek1Ep1Ep2,即Ek2Ep2Ek1Ep1。 結(jié)論:在只有_____做功時(shí),小球的機(jī)械能__________。,Ek2

4、Ek1,Ep1Ep2,重力,保持不變,2.內(nèi)容:在只有______或______做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能________。 3.表達(dá)式:Ek2Ep2_________,即E2____。,重力,彈力,保持不變,Ek1Ep1,E1,思考判斷 (1)通過重力做功,可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。( ) (2)物體的機(jī)械能一定是正值。( ) (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)械能一定守恒。( ) (5)人乘電梯勻速上升的過程,機(jī)械能守恒。( ),,,,,,要點(diǎn)歸納,機(jī)械能守恒條件的理解,1.從能量特點(diǎn)看,系統(tǒng)內(nèi)部只發(fā)生動(dòng)

5、能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,無其他形式能量(如內(nèi)能)之間轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)機(jī)械能守恒。,2.從做功角度來看,只有重力做功或系統(tǒng)彈力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,具體表現(xiàn)為:,精典示例,例1 (2017吉林高一檢測)下列實(shí)例中的運(yùn)動(dòng)物體,機(jī)械能守恒的是(均不計(jì)空氣阻力)() A.被起重機(jī)吊起的貨物正在加速上升 B.物體水平拋出去 C.物體沿粗糙斜面勻速下滑 D.一個(gè)輕質(zhì)彈簧上端固定,下端系一重物,重物沿豎直方向做上下振動(dòng),思路探究 (1)機(jī)械能守恒的條件是:系統(tǒng)內(nèi)只有________或______做功。 (2)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能是一定守恒,還是一定不守恒? 提示(1)重力彈力 (2)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)能

6、不變,若勢能不變,則機(jī)械能守恒;若勢能變化,則機(jī)械能不守恒。,解析起重機(jī)吊起貨物做勻加速上升運(yùn)動(dòng),起重機(jī)對(duì)物體做正功,機(jī)械能增加,故A錯(cuò)誤;平拋運(yùn)動(dòng)只有重力做功,機(jī)械能守恒,故B正確;沿著粗糙斜面(斜面固定不動(dòng))勻速下滑的物體,摩擦力做負(fù)功,機(jī)械能減少,故不守恒,故C錯(cuò)誤;輕質(zhì)彈簧上端懸掛,重物系在彈簧的下端做上下振動(dòng)過程中只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但物體機(jī)械能不守恒,故D錯(cuò)誤。 答案B,針對(duì)訓(xùn)練1 (多選)如圖4所示,彈簧固定在地面上,一小球從它的正上方A處自由下落,到達(dá)B處開始與彈簧接觸,到達(dá)C處速度為0,不計(jì)空氣阻力,則在小球從B到C的過程中(),圖4,A.彈簧的彈性勢

7、能不斷增大 B.彈簧的彈性勢能不斷減小 C.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不斷減小 D.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能保持不變,解析從B到C,小球克服彈力做功,彈簧的彈性勢能不斷增加,A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)小球、彈簧組成的系統(tǒng),只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,C錯(cuò)誤,D正確。,答案AD,要點(diǎn)歸納,機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,1.機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式,2.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟,精典示例,例2 如圖5所示,質(zhì)量m2 kg的小球用長L1.05 m的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛在距水平地面高H6.05 m 的O點(diǎn)。現(xiàn)將細(xì)繩拉直至水平狀態(tài),自A點(diǎn)無初速度釋放小球,運(yùn)動(dòng)至懸點(diǎn)O的正下方B點(diǎn)時(shí)細(xì)繩恰好斷裂,接著小球做

8、平拋運(yùn)動(dòng),落至水平地面上C點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2。求:,圖5,(1)細(xì)繩能承受的最大拉力; (2)細(xì)繩斷裂后小球在空中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間; (3)小球落地瞬間速度的大小。,答案(1)60 N(2)1 s(3)11 m/s,針對(duì)訓(xùn)練2 如圖6所示,質(zhì)量為m的物體,以某一初速度從A點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,若物體通過軌道最低點(diǎn)B時(shí)的速度為 ,求:,圖6,(1)物體在A點(diǎn)時(shí)的速度大??; (2)物體離開C點(diǎn)后還能上升多高。,要點(diǎn)歸納,多個(gè)物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題,多個(gè)物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題的解題思路 (1)首先分析多個(gè)物體組成的系統(tǒng)所受的外力是否只有重力或

9、彈力做功,內(nèi)力是否造成了機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化,從而判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。 (2)若系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,E1E2,一個(gè)物體機(jī)械能增加,則一定有另一個(gè)物體機(jī)械能減少。,精典示例,例3 如圖7所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長的細(xì)軟輕線連接,跨過固定在地面上半徑為R的光滑圓柱,A的質(zhì)量為B的兩倍。當(dāng)B位于地面時(shí),A恰與圓柱軸心等高。將A由靜止釋放,B上升的最大高度是(),圖7,答案C,針對(duì)訓(xùn)練3 如圖8所示,輕繩連接A、B兩物體,A物體懸在空中距地面H高處,B物體放在水平面上。若A物體質(zhì)量是B物體質(zhì)量的2倍,不計(jì)一切摩擦。由靜止釋放A物體,以地面為零勢能參考

10、面。當(dāng)A的動(dòng)能與其重力勢能相等時(shí),A距地面的高度是(),圖8,答案 B,1.(機(jī)械能守恒的判斷)(多選)圖9各圖中機(jī)械能守恒的是(),圖9,A.甲圖中,物體A將彈簧壓縮的過程中,A機(jī)械能守恒 B.乙圖中,在大小等于摩擦力的拉力下沿斜面下滑時(shí),物體B機(jī)械能守恒 C.丙圖中,不計(jì)任何阻力時(shí)A加速下落,B加速上升過程中,A、B機(jī)械能守恒 D.丁圖中,小球沿水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),小球的機(jī)械能守恒,解析甲圖中重力和彈力做功,物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但物體A機(jī)械能不守恒,A錯(cuò);乙圖中物體B除受重力外,還受彈力、拉力、摩擦力,但除重力之外的三個(gè)力做功代數(shù)和為零,機(jī)械能守恒,B對(duì);丙圖中繩子張力對(duì)

11、A做負(fù)功,對(duì)B做正功,代數(shù)和為零,A、B機(jī)械能守恒,C對(duì);丁圖中動(dòng)能不變,勢能不變,機(jī)械能守恒,D對(duì)。 答案BCD,2.(重力勢能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化)(2017南陽高一檢)(多選)兩個(gè)質(zhì)量不同的小鐵塊A和B,分別從高度相同的都是光滑的斜面和圓弧面的頂點(diǎn)滑向底部,如圖10所示。如果它們的初速度都為0,則下列說法正確的是(),圖10,A.下滑過程中重力所做的功相等 B.它們到達(dá)底部時(shí)動(dòng)能相等 C.它們到達(dá)底部時(shí)速率相等 D.它們?cè)谧罡唿c(diǎn)時(shí)的機(jī)械能和它們到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能大小各自相等,答案CD,3.(重力勢能、彈性勢能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化)(2017泉州高一檢測)(多選)如圖11所示,一輕彈簧固定于O點(diǎn),另一端

12、系一重物,將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速度釋放,讓它自由擺下,不計(jì)空氣阻力。在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中,下列說法正確的是(),圖11,A.重物的機(jī)械能守恒 B.重物的機(jī)械能減少 C.重物的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變 D.重物與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,解析重物由A點(diǎn)下擺到B點(diǎn)的過程中,彈簧被拉長,彈簧的彈力對(duì)重物做了負(fù)功,所以重物的機(jī)械能減少,故A錯(cuò)誤,B正確;此過程中,由于只有重力和彈簧的彈力做功,所以重物與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,即重物減少的重力勢能等于重物獲得的動(dòng)能與彈簧的彈性勢能之和,故C錯(cuò)誤,D正確。 答案BD,4.(物體機(jī)械能守恒的判斷)(多選

13、)如圖12所示,在兩個(gè)質(zhì)量分別為m和2m的小球a和b之間,用一根長為L的輕桿連接(桿的質(zhì)量不計(jì)),兩小球可繞穿過桿中心O的水平軸無摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)?,F(xiàn)讓輕桿處于水平位置,然后無初速度釋放,重球b向下,輕球a向上,產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),在桿轉(zhuǎn)至豎直的過程中(),圖12,A.b球的重力勢能減少,動(dòng)能增加 B.a球的重力勢能增加,動(dòng)能增加 C.a球和b球的總機(jī)械能守恒 D.a球和b球的總機(jī)械能不守恒,解析a、b兩球組成的系統(tǒng)中,只存在動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;其中a球的動(dòng)能和重力勢能均增加,機(jī)械能增加,輕桿對(duì)a球做正功;b球的重力勢能減少,動(dòng)能增加,總的機(jī)械能減少,輕桿對(duì)b球做負(fù)功,選項(xiàng)A、B正確。 答案ABC,5.(機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用)在某娛樂節(jié)目中,選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺(tái)上,小明和小陽觀看后對(duì)此進(jìn)行了討論。如圖13所示,他們將選手簡化為質(zhì)量m60 kg的質(zhì)點(diǎn),選手抓住繩由靜止開始擺動(dòng),此時(shí)繩與豎直方向夾角53,繩的懸掛點(diǎn)O距水面的高度為H3 m。不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量,浮臺(tái)露出水面的高度不計(jì),水足夠深。取重力加速度g10 m/s2,sin 530.8,cos 530.6。求選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩拉力的大小F。,圖13,答案1 080 N,

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