高一物理 7.8《機(jī)械能守恒定律》課件1（人教版必修2）
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,歡迎進(jìn)入物理課堂,2020/4/26,第四節(jié)機(jī)械能守恒定律,2020/4/26,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,,課前自主學(xué)案,第四節(jié)機(jī)械能守恒定律,,,課標(biāo)定位,2020/4/26,課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道什么叫機(jī)械能及動(dòng)能與勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化是通過做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的．2．會(huì)正確推導(dǎo)自由落體運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能守恒定律并理解機(jī)械能守恒定律的含義及適用條件．3．能準(zhǔn)確判斷具體的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是否守恒并能熟練應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析解決有關(guān)問題．重點(diǎn)難點(diǎn)：應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析解決實(shí)際問題．,2020/4/26,課前自主學(xué)案,一、動(dòng)能與勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化1．在機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，物體所具有的動(dòng)能和勢(shì)能(重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能)統(tǒng)稱為__________，物體的動(dòng)能和勢(shì)能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的．2．動(dòng)能與勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化是通過______或________做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的．,機(jī)械能,重力,彈力,2020/4/26,思考感悟1．飛機(jī)起飛需要達(dá)到一定的速度，因而需要一條長(zhǎng)長(zhǎng)的跑道，使飛機(jī)在跑道上加速前進(jìn)獲得起飛速度，可是在航空母艦上不可能有很長(zhǎng)的跑道，為此專門設(shè)計(jì)了一種彈射裝置，將飛機(jī)以某一速度彈射出去，再經(jīng)短距離加速就可以達(dá)到起飛速度．如圖4－4－1所示，彈射裝置是怎么使飛機(jī)獲得一定的初速度的呢？提示：彈射器和飛機(jī)相互作用過程中，彈射器的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動(dòng)能，從而使飛機(jī)獲得一定的初速度．,圖4－4－1,2020/4/26,二、機(jī)械能守恒定律的理論推導(dǎo)1．內(nèi)容：在只有________做功的情形下，物體的_______和___________發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而機(jī)械能的總量保持不變．這個(gè)結(jié)論叫做機(jī)械能守恒定律．,重力,動(dòng)能,重力勢(shì)能,圖4－4－2,2020/4/26,2．機(jī)械能守恒定律的導(dǎo)出如圖4－4－2，設(shè)質(zhì)量為m的物體自由下落，經(jīng)過高度為h1的A點(diǎn)(初位置)時(shí)的速度為v1，下落到高度為h2的B點(diǎn)(末位置)時(shí)的速度為v2，在自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體只受重力G＝mg的作用，重力做正功，由動(dòng)能定理有：____________________________________①上式表示重力所做的功等于動(dòng)能的增加．,2020/4/26,由重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系知道：WG＝_________________②由①式和②式可得：_______________________________③③式表明，在自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力做了多少功，就有多少重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為等量的動(dòng)能．移項(xiàng)整理得：_____________________________④,mgh1－mgh2,2020/4/26,Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2,2020/4/26,思考感悟2．一個(gè)用細(xì)線懸掛的小球從A點(diǎn)開始擺動(dòng)．記住它向右能夠達(dá)到的最大高度．然后用一把直尺在P點(diǎn)擋住擺線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小球向右擺到的最大高度相同，這是為什么？,提示：由機(jī)械能守恒定律可知，兩種情況下小球向右擺到的最大高度都等于靜止釋放時(shí)A點(diǎn)的高度．,2020/4/26,核心要點(diǎn)突破,一、機(jī)械能守恒定律的理解1．研究對(duì)象：(1)當(dāng)只有重力做功時(shí)，可取一個(gè)物體(其實(shí)是物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng))作為研究對(duì)象．(2)當(dāng)物體之間的彈力做功時(shí)，必須將這幾個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象(使這些彈力成為系統(tǒng)內(nèi)力).2．機(jī)械能守恒定律的常用表述形式(1)用系統(tǒng)的狀態(tài)量表述E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2即系統(tǒng)初狀態(tài)的機(jī)械能等于末狀態(tài)的機(jī)械能．,2020/4/26,(2)用系統(tǒng)動(dòng)能增量和勢(shì)能增量間的關(guān)系表述ΔEk＝－ΔEp即系統(tǒng)動(dòng)能的增加等于勢(shì)能的減少．(3)用系統(tǒng)內(nèi)各部分物體機(jī)械能變化量間的關(guān)系表述ΔEA＝－ΔEB即把系統(tǒng)內(nèi)的物體分為A、B兩組，A組機(jī)械能的增加量等于B組機(jī)械能的減少量．,2020/4/26,特別提醒：(1)在求機(jī)械能時(shí)，動(dòng)能與勢(shì)能必須對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻，不能將某一時(shí)刻的動(dòng)能與另一時(shí)刻的勢(shì)能相加．(2)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí)，要注意初、末狀態(tài)的機(jī)械能必須相對(duì)同一參考平面．(3)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時(shí)，選用哪種表述形式要根據(jù)具體情況而定，在參考平面較易選取時(shí)一般應(yīng)選第1種，反之，則選第2、3種．,2020/4/26,3．守恒條件：(1)從能量特點(diǎn)看：只有系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，無(wú)其他形式能量之間(如內(nèi)能)轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒．如物體間發(fā)生相互碰撞、物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又有相互間的摩擦作用時(shí)有內(nèi)能的產(chǎn)生，機(jī)械能一般不守恒．(2)從機(jī)械能的定義看：動(dòng)能與勢(shì)能之和是否變化．如一個(gè)物體沿斜面勻速(或減速)滑下，動(dòng)能不變(或減小)，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小，一個(gè)物體沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒，沿豎直方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能不守恒．,2020/4/26,(3)從做功特點(diǎn)看：只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，具體表現(xiàn)在：①只受重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)．如：所有做拋體運(yùn)動(dòng)的物體(不計(jì)阻力)．②還受其他力，但只有重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)做功其他力不做功．如圖4－4－4甲、乙所示．,甲乙4－4－4,2020/4/26,③有系統(tǒng)的內(nèi)力做功，但是做功代數(shù)和為零，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．如圖4－4－5甲中拉力對(duì)A、對(duì)B做功不為零，但代數(shù)和為零，AB系統(tǒng)機(jī)械能守恒．如圖4－4－5乙所示，A、B間及B與接觸面之間均光滑，A自B的上端自由下滑時(shí)，B沿地面滑動(dòng)，A、B之間的彈力做功，對(duì)A或B機(jī)械能均不守恒，但對(duì)A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．,2020/4/26,甲乙圖4－4－5,2020/4/26,特別提醒：(1)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律必須先判斷其適用條件，即只有重力和系統(tǒng)彈力做功．不要理解為只受重力和彈力，也不要把其他力不做功理解為物體受的合外力為零．(2)機(jī)械能是否守恒與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有關(guān)系，所以在理解守恒條件時(shí)，不要受此干擾．,2020/4/26,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．(雙選)(2011年聊城高一檢測(cè))關(guān)于機(jī)械能守恒定律的適用條件，下列說(shuō)法中正確的是()A．只有重力和彈力作用時(shí)，機(jī)械能守恒B．除重力或彈力外有其他力作用時(shí)，只要合外力為零，機(jī)械能守恒C．除重力或彈力外有其他力作用時(shí)，只要其他力的合力的功為零，機(jī)械能守恒D．炮彈在空中飛行不計(jì)阻力時(shí)，僅受重力作用，所以爆炸前后機(jī)械能守恒,2020/4/26,解析：選AC.系統(tǒng)只有重力或彈力作用時(shí)，沒有其他力做功，機(jī)械能一定守恒，A對(duì)；合外力為零，則合外力做的功為零，動(dòng)能不變，但勢(shì)能不一定不變，故機(jī)械能可能變化，B錯(cuò)；除重力與彈力外，其他力做的總功為零，相當(dāng)于只有重力或彈力做功，機(jī)械能一定守恒，C對(duì)；爆炸瞬間炸藥的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為炮彈的動(dòng)能，炮彈動(dòng)能增加，機(jī)械能增加，D錯(cuò)．,2020/4/26,二、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用1．應(yīng)用步驟(1)選取研究對(duì)象(物體或系統(tǒng))．(2)明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程，分析研究對(duì)象在過程中的受力情況，弄清各力做功情況，判斷機(jī)械能是否守恒．(3)選取恰當(dāng)?shù)膮⒖计矫?，確定研究對(duì)象在初末狀態(tài)的機(jī)械能．(4)選取恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)式，列方程求解．,2020/4/26,2．機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理的比較,2020/4/26,特別提醒：(1)除重力外還有其他力做功且做功不為零時(shí)，其他力做功數(shù)值等于機(jī)械能的變化量．(2)由于應(yīng)用動(dòng)能定理不需要滿足什么條件，所以涉及到功能關(guān)系問題時(shí)還是優(yōu)先考慮動(dòng)能定理．,2020/4/26,解析：小球擺動(dòng)過程中受重力和細(xì)線的拉力作用，細(xì)線的拉力與小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功，所以這個(gè)過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒．以小球在最高點(diǎn)作為初狀態(tài)，如果把最低點(diǎn)的重力勢(shì)能定為0，在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能就是Ep1＝mg(l－lcosθ)，而動(dòng)能為零，即Ek1＝0.,2020/4/26,2020/4/26,課堂互動(dòng)講練,機(jī)械能守恒的判斷,(單選)(2011年北京四中調(diào)研)關(guān)于機(jī)械能是否守恒的敘述，正確的是()A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能一定守恒B．做加速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能不可能守恒C．合外力對(duì)物體做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒D．只有重力對(duì)物體做功時(shí)，物體機(jī)械能一定守恒,2020/4/26,【精講精析】只有重力做功或彈簧彈力做功，其他力不做功或做功等于零時(shí)，物體的機(jī)械能守恒，D正確．【答案】D,2020/4/26,如圖4－4－7所示，在水平面上的A點(diǎn)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體以初速度v0被拋出，不計(jì)空氣阻力，求它到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小．,單個(gè)物體的機(jī)械能守恒,圖4－4－7,2020/4/26,【方法總結(jié)】做拋體運(yùn)動(dòng)的物體只受重力作用，因此拋體在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，可利用機(jī)械能守恒定律求解相關(guān)問題．,2020/4/26,如圖4－4－8所示，一根不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面．b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時(shí)輕繩剛好拉緊．從靜止開始釋放b后，a可能達(dá)到的最大高度為多少？,多物體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,圖4－4－8,2020/4/26,【思路點(diǎn)撥】b下落、a上升的過程中，a、b兩球組成的系統(tǒng)由于只發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)機(jī)械能守恒．b落地后，a只受重力做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，所以此時(shí)a球機(jī)械能守恒，當(dāng)然這一環(huán)節(jié)也可用豎直上拋的有關(guān)公式處理．,2020/4/26,【答案】1.5h,2020/4/26,變式訓(xùn)練(雙選)如圖4－4－9所示，一輕繩跨過定滑輪懸掛質(zhì)量為m1、m2的兩個(gè)物體．滑輪質(zhì)量及其所有摩擦力均不計(jì)，m1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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