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1、42研究機(jī)械能守恒定律研究機(jī)械能守恒定律核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練4.2課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能夠分析動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化問題能夠分析動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化問題2能夠推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律能夠推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律3會根據(jù)機(jī)械能守恒的條件判斷機(jī)械能是否守恒會根據(jù)機(jī)械能守恒的條件判斷機(jī)械能是否守恒4能運用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題，并領(lǐng)會運用機(jī)械能能運用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題，并領(lǐng)會運用機(jī)械能守恒定律解決問題的優(yōu)越性守恒定律解決問題的優(yōu)越性重點難點：重點：機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和應(yīng)用條件；理解重點難點：重點：
2、機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和應(yīng)用條件；理解實驗內(nèi)容和實驗過程；應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟實驗內(nèi)容和實驗過程；應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟難點：對機(jī)械能守恒定律實驗的分析；判斷機(jī)械能是否守恒，難點：對機(jī)械能守恒定律實驗的分析；判斷機(jī)械能是否守恒，應(yīng)用機(jī)械能守恒分析解決有關(guān)問題應(yīng)用機(jī)械能守恒分析解決有關(guān)問題課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、什么是機(jī)械能一、什么是機(jī)械能1定義：物體的定義：物體的_與與_之和稱為機(jī)械能之和稱為機(jī)械能2表達(dá)式：表達(dá)式：E_.二、研究機(jī)械能守恒定律二、研究機(jī)械能守恒定律1重力勢能可以轉(zhuǎn)化為動能重力勢能可以轉(zhuǎn)化為動能打樁機(jī)重錘在下落過程中，重力對重錘做打樁機(jī)重錘在下落過程中，重力對重
3、錘做_功，重錘的重力勢能功，重錘的重力勢能_在這個過程中，重在這個過程中，重錘的速度錘的速度_了，表示重錘的動能了，表示重錘的動能_了這說明，重錘原來具有的了這說明，重錘原來具有的_轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成了了_動能動能勢能勢能EkEp正正減少減少增加增加增加增加重力勢能重力勢能動能動能2動能也可以轉(zhuǎn)化為重力勢能動能也可以轉(zhuǎn)化為重力勢能原來具有一定速度的物體，由于慣性在空中豎直原來具有一定速度的物體，由于慣性在空中豎直上升或沿光滑斜面上升，這時重力做上升或沿光滑斜面上升，這時重力做_功，功，物體的速度物體的速度_，表示物體的動能，表示物體的動能_了但這時物體的高度了但這時物體的高度_，表示它的重，表示它的
4、重力勢能力勢能_了這說明，物體原來具有的了這說明，物體原來具有的_轉(zhuǎn)化成了轉(zhuǎn)化成了_負(fù)負(fù)減小減小減小減小增加增加增加增加動能動能重力勢能重力勢能3彈性勢能與動能之間也能相互轉(zhuǎn)化彈性勢能與動能之間也能相互轉(zhuǎn)化不僅重力勢能可以與動能相互轉(zhuǎn)化，彈性勢能也不僅重力勢能可以與動能相互轉(zhuǎn)化，彈性勢能也可以與動能相互轉(zhuǎn)化被壓縮的彈簧具有可以與動能相互轉(zhuǎn)化被壓縮的彈簧具有_，當(dāng)彈簧恢復(fù)原來形狀時，就把跟，當(dāng)彈簧恢復(fù)原來形狀時，就把跟它接觸的物體彈出去這一過程中，彈力做功，它接觸的物體彈出去這一過程中，彈力做功，彈簧的彈性勢能彈簧的彈性勢能_，而物體得到一定的，而物體得到一定的_，動能增加，動能增加彈性勢能彈性
5、勢能減小減小速度速度4機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律(1)內(nèi)容：在只有內(nèi)容：在只有_或或_做功的物體做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)，_能與能與_能可以互相轉(zhuǎn)化，而能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的總的_保持不變即保持不變即E_恒恒量量(2)適用條件：只有適用條件：只有_做功或系統(tǒng)內(nèi)做功或系統(tǒng)內(nèi)_做功做功(3)表達(dá)式：表達(dá)式：_.重力重力彈力彈力動動勢勢機(jī)械能機(jī)械能EkEp重力重力彈力彈力EkEp或或Ek1Ep1Ek2Ep2思考感悟思考感悟“飛流直下三千尺，疑是銀河飛流直下三千尺，疑是銀河落九天落九天”這是唐代大詩人李這是唐代大詩人李白對廬山瀑布的傳神寫照，如白對廬山瀑布的傳神寫照，如圖圖421所示你能從物理所示你
6、能從物理學(xué)的角度對這一過程進(jìn)行描述學(xué)的角度對這一過程進(jìn)行描述嗎？嗎？提示：提示：水從高處流下，重力做水從高處流下，重力做功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，因功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，因而形成飛流直下的壯觀場面而形成飛流直下的壯觀場面圖圖421三、應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問題三、應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析問題解題步驟解題步驟1根據(jù)題意，選取根據(jù)題意，選取_ (物體或系統(tǒng)物體或系統(tǒng))2明確研究對象的運動過程，分析對象在過程中明確研究對象的運動過程，分析對象在過程中的受力情況，弄清各力的受力情況，弄清各力_情況，判斷是否情況，判斷是否符合機(jī)械能守恒的條件符合機(jī)械能守恒的條件3恰當(dāng)?shù)剡x取恰當(dāng)?shù)剡x取_，確定研究對象在過，
7、確定研究對象在過程的起始狀態(tài)和末狀態(tài)的程的起始狀態(tài)和末狀態(tài)的_ (包括動能和重包括動能和重力勢能力勢能)4根據(jù)根據(jù)_列方程，進(jìn)行求解列方程，進(jìn)行求解研究對象研究對象做功做功參考平面參考平面機(jī)械能機(jī)械能機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律核心要點突破核心要點突破一、對機(jī)械能守恒條件的理解一、對機(jī)械能守恒條件的理解1從能量轉(zhuǎn)化的角度看，只有系統(tǒng)內(nèi)動能和勢能從能量轉(zhuǎn)化的角度看，只有系統(tǒng)內(nèi)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量之間相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量之間(如內(nèi)能如內(nèi)能)的轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化2從系統(tǒng)做功的角度看，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈從系統(tǒng)做功的角度看，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，具體表現(xiàn)在：力做功，具體表現(xiàn)在：(1)只
8、有重力只有重力(和彈簧彈力和彈簧彈力)做功，如所有做拋體運動做功，如所有做拋體運動的物體的物體(不計空氣阻力不計空氣阻力)，機(jī)械能守恒，機(jī)械能守恒(2)只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，如圖只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，如圖422所所示示在圖甲中，小球在擺動過程中線的拉力不做功，在圖甲中，小球在擺動過程中線的拉力不做功，如果不計空氣阻力，只有重力做功，小球的機(jī)械如果不計空氣阻力，只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒能守恒圖圖422在圖乙中，在圖乙中，A、B間，間，B與地面間摩擦不計，與地面間摩擦不計，A自自B上自由下滑過程中，只有重力和上自由下滑過程中，只有重力和A、B間彈力間彈力做功，做功，A、B組成的系
9、統(tǒng)機(jī)械能守恒但對組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒但對B來來說，說，A對對B的彈力做功，但這個力對的彈力做功，但這個力對B來說是外來說是外力，力，B的機(jī)械能不守恒的機(jī)械能不守恒在圖丙中，不計空氣阻力，球在擺動過程中，在圖丙中，不計空氣阻力，球在擺動過程中，只有重力和彈簧與球間的彈力做功，球與彈簧只有重力和彈簧與球間的彈力做功，球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但對球來說，機(jī)械能組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但對球來說，機(jī)械能不守恒不守恒即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1下列物體中，機(jī)械能守恒的是下列物體中，機(jī)械能守恒的是()A被平拋的物體被平拋的物體(不計空氣阻力不計空氣阻力)B被勻速吊起的集裝
10、箱被勻速吊起的集裝箱C光滑曲面上自由運動的物體光滑曲面上自由運動的物體D物體以物體以4g/5的加速度豎直向上做減速運動的加速度豎直向上做減速運動解析：解析：選選AC.選項選項A、C情景下，只有物體的重力情景下，只有物體的重力做功，機(jī)械能守恒；而選項做功，機(jī)械能守恒；而選項B、D中，由物體的運中，由物體的運動狀態(tài)可以判斷，物體除重力外還受其他外力作動狀態(tài)可以判斷，物體除重力外還受其他外力作用，且外力做功，物體機(jī)械能不守恒，所以用，且外力做功，物體機(jī)械能不守恒，所以A、C正確正確二、機(jī)械能守恒的應(yīng)用二、機(jī)械能守恒的應(yīng)用1守恒定律的多種表達(dá)式守恒定律的多種表達(dá)式當(dāng)系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒的條件以后，常見的
11、表達(dá)當(dāng)系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒的條件以后，常見的表達(dá)式有以下幾種：式有以下幾種：(1)Ek1Ep1Ek2Ep2，即初狀態(tài)的動能與勢能之，即初狀態(tài)的動能與勢能之和等于末狀態(tài)的動能與勢能之和和等于末狀態(tài)的動能與勢能之和(2)EkEp或或EpEk，即動能，即動能(或勢能或勢能)的增加量等于勢能的增加量等于勢能(或動能或動能)的減少量的減少量2理解機(jī)械能守恒定律時應(yīng)注意理解機(jī)械能守恒定律時應(yīng)注意(1)機(jī)械能守恒是指系統(tǒng)能量守恒，系統(tǒng)能量應(yīng)包機(jī)械能守恒是指系統(tǒng)能量守恒，系統(tǒng)能量應(yīng)包括物體、地球兩者共有的機(jī)械能，不是物體單獨括物體、地球兩者共有的機(jī)械能，不是物體單獨所具有的；所具有的；(2)應(yīng)用條件：系統(tǒng)只有重
12、力做功，無其他的內(nèi)力、應(yīng)用條件：系統(tǒng)只有重力做功，無其他的內(nèi)力、外力做功，系統(tǒng)機(jī)械能才守恒若有其他內(nèi)力或外力做功，系統(tǒng)機(jī)械能才守恒若有其他內(nèi)力或外力做功，但代數(shù)和為零，只能認(rèn)為機(jī)械能不變；外力做功，但代數(shù)和為零，只能認(rèn)為機(jī)械能不變；(3)考慮了勢能的變化，就不能再考慮重力或彈力考慮了勢能的變化，就不能再考慮重力或彈力做功，避免重復(fù)考慮；做功，避免重復(fù)考慮；(4)方程是標(biāo)量方程，不存在分量式在應(yīng)用時只方程是標(biāo)量方程，不存在分量式在應(yīng)用時只需要找出初、末狀態(tài)的機(jī)械能，不管中間過程；需要找出初、末狀態(tài)的機(jī)械能，不管中間過程；(5)表達(dá)公式中的表達(dá)公式中的v、h都具有相對性，所有都具有相對性，所有v應(yīng)
13、相應(yīng)相對同一參考系，所有對同一參考系，所有h應(yīng)是相對同一零勢能面而應(yīng)是相對同一零勢能面而言的言的即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2.如圖如圖423所示，粗細(xì)均勻、兩端開口、內(nèi)所示，粗細(xì)均勻、兩端開口、內(nèi)壁光滑的壁光滑的U形管內(nèi)裝有同種液體，開始時兩邊液形管內(nèi)裝有同種液體，開始時兩邊液面高度差為面高度差為h，管中液柱總長度為，管中液柱總長度為4h.后來打開閥后來打開閥門讓液體自由流動，不計液體間的摩擦阻力當(dāng)門讓液體自由流動，不計液體間的摩擦阻力當(dāng)兩液面高度相等時，左側(cè)液面下降的速度為兩液面高度相等時，左側(cè)液面下降的速度為()圖圖423圖圖4244實驗的誤差分析實驗的誤差分
14、析重物和紙帶下落過程中要克服阻力，主要是紙重物和紙帶下落過程中要克服阻力，主要是紙帶與計時器之間的摩擦力計時器平面不在豎帶與計時器之間的摩擦力計時器平面不在豎直方向，紙帶平面與計時器平面不平行是阻力直方向，紙帶平面與計時器平面不平行是阻力增大的原因電磁打點計時器的阻力大于電火增大的原因電磁打點計時器的阻力大于電火花計時器由于阻力的存在，重物動能的增加花計時器由于阻力的存在，重物動能的增加量稍小于勢能的減少量，即量稍小于勢能的減少量，即Ek50 Hz，由于速度值仍按頻率為，由于速度值仍按頻率為50 Hz計算，頻率的計算，頻率的計算值比實際值偏小，周期值偏大，算得的速計算值比實際值偏小，周期值偏大
15、，算得的速度值偏小，動能值也就偏小，使度值偏小，動能值也就偏小，使EkEp的誤差的誤差進(jìn)一步加大；若進(jìn)一步加大；若fEp的結(jié)果的結(jié)果即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)3在利用重物做自由落體運動來驗證機(jī)械能守在利用重物做自由落體運動來驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，下列說法中正確的是恒定律的實驗中，下列說法中正確的是()A選重物時稍重一些的比輕的好選重物時稍重一些的比輕的好B選重物時體積大一些的比小的好選重物時體積大一些的比小的好C實驗時要用秒表計時，以便計算速度實驗時要用秒表計時，以便計算速度D打點計時器選用電磁打點計時器比電火花計打點計時器選用電磁打點計時器比電火花計時器要
16、好時器要好解析：解析：選選A.選用的重物宜重一些，可以使重力遠(yuǎn)選用的重物宜重一些，可以使重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力，阻力可忽略不計，從而減小實驗誤遠(yuǎn)大于阻力，阻力可忽略不計，從而減小實驗誤差，故差，故A正確；重物的體積越大，下落時受空氣正確；重物的體積越大，下落時受空氣阻力越大，實驗誤差就越大，故阻力越大，實驗誤差就越大，故B錯誤；不需用錯誤；不需用秒表計時，打點計時器就是計時儀器，比秒表計秒表計時，打點計時器就是計時儀器，比秒表計時更為精準(zhǔn)，故時更為精準(zhǔn)，故C錯誤；電磁打點計時器的振針錯誤；電磁打點計時器的振針與紙帶間有摩擦，電火花計時器對紙帶的阻力較與紙帶間有摩擦，電火花計時器對紙帶的阻力較小，故應(yīng)
17、選電火花計時器，小，故應(yīng)選電火花計時器，D錯誤錯誤課堂互動講練課堂互動講練機(jī)械能守恒條件的應(yīng)用機(jī)械能守恒條件的應(yīng)用下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的說法中正確的是下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的說法中正確的是()A做勻速直線運動的物體的機(jī)械能一定守恒做勻速直線運動的物體的機(jī)械能一定守恒B做勻加速直線運動的物體的機(jī)械能不可能守恒做勻加速直線運動的物體的機(jī)械能不可能守恒C運動物體只要不受摩擦力作用，其機(jī)械能一定運動物體只要不受摩擦力作用，其機(jī)械能一定守恒守恒D物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)械能一定守恒械能一定守恒【精講精析精講精析】勻速運動的物體只是動能保持不勻速運
18、動的物體只是動能保持不變，但不能確定其勢能是否變化例如：勻速豎變，但不能確定其勢能是否變化例如：勻速豎直上升的物體，重力勢能增加，機(jī)械能增加選直上升的物體，重力勢能增加，機(jī)械能增加選項項A錯誤錯誤物體做勻加速直線運動，機(jī)械能可能守恒例如：物體做勻加速直線運動，機(jī)械能可能守恒例如：物體做自由落體運動，物體沿光滑斜面加速下滑，物體做自由落體運動，物體沿光滑斜面加速下滑，機(jī)械能是守恒的選項機(jī)械能是守恒的選項B錯誤錯誤運動物體不受摩擦力作用，只能說明沒有機(jī)械能運動物體不受摩擦力作用，只能說明沒有機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，但不能保證沒有其他外力對物體向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，但不能保證沒有其他外力對物體做功而引起物體機(jī)械
19、能的變化例如：起重機(jī)把做功而引起物體機(jī)械能的變化例如：起重機(jī)把物體從地面上吊起，物體的機(jī)械能增加，選項物體從地面上吊起，物體的機(jī)械能增加，選項C錯誤錯誤物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，說明只有物物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，說明只有物體系統(tǒng)內(nèi)的重力或彈簧彈力做功，沒有其他力做體系統(tǒng)內(nèi)的重力或彈簧彈力做功，沒有其他力做功，故機(jī)械能一定守恒選項功，故機(jī)械能一定守恒選項D正確正確【答案答案】D【方法總結(jié)方法總結(jié)】判斷機(jī)械能是否守恒，關(guān)鍵是看判斷機(jī)械能是否守恒，關(guān)鍵是看都有哪些力做功機(jī)械能守恒常見的情況有：一都有哪些力做功機(jī)械能守恒常見的情況有：一是物體只受重力作用；二是物體雖然受到除重力是物體只受
20、重力作用；二是物體雖然受到除重力以外的其他力作用，但其他力不做功或做功的代以外的其他力作用，但其他力不做功或做功的代數(shù)和為零數(shù)和為零機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用如圖如圖425所示，一很長所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和和b.a球質(zhì)量為球質(zhì)量為m，靜置于地面；，靜置于地面；b球質(zhì)量為球質(zhì)量為3m，用手托住，高度，用手托住，高度為為h，此時輕繩剛好拉緊從靜，此時輕繩剛好拉緊從靜止開始釋放止開始釋放b球后，求球后，求a球可能達(dá)球可能達(dá)到的最大高度為多少？到的最大高度為多少？圖圖425【答案答案】1
21、.5h【方法總結(jié)方法總結(jié)】(1)利用哪種表達(dá)式列機(jī)械能守恒利用哪種表達(dá)式列機(jī)械能守恒定律的方程要視具體情況而定，千萬不要把幾種定律的方程要視具體情況而定，千萬不要把幾種表達(dá)式混在一起列式表達(dá)式混在一起列式(2)利用守恒的觀點列方程，需要事先規(guī)定重力勢利用守恒的觀點列方程，需要事先規(guī)定重力勢能的零位置；從轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的角度來看，需要明能的零位置；從轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的角度來看，需要明確能量是從什么形式轉(zhuǎn)化為什么形式、從哪一個確能量是從什么形式轉(zhuǎn)化為什么形式、從哪一個物體轉(zhuǎn)移到哪一個物體，這樣，才能正確列出方物體轉(zhuǎn)移到哪一個物體，這樣，才能正確列出方程程機(jī)械能守恒的探究分析機(jī)械能守恒的探究分析(2)若實驗中
22、所用重錘的質(zhì)量若實驗中所用重錘的質(zhì)量m1 kg，打點紙帶，打點紙帶如圖如圖426所示，打點時間間隔為所示，打點時間間隔為0.02 s，則記，則記錄錄B點時，重錘速度點時，重錘速度vB_，重錘動能，重錘動能Ek_，從開始下落起至，從開始下落起至B點重錘的重力勢能點重錘的重力勢能減少量是減少量是_，由此可得出的結(jié)論是，由此可得出的結(jié)論是_圖圖426圖圖427【答案答案】(1)打第一個點時重物的初速度打第一個點時重物的初速度為零為零2 mm(2)0.59 m/s0.17 J0.17 J機(jī)械能守機(jī)械能守恒恒(3)C本部分內(nèi)容講解結(jié)束本部分內(nèi)容講解結(jié)束點此進(jìn)入課件目錄點此進(jìn)入課件目錄按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放謝謝使用謝謝使用
高中物理 第4章4 研究機(jī)械能守恒定律課件 滬科版必修2
