(浙江專用)2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機械能守恒定律 第9節(jié) 機械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt
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第9節(jié)機械能守恒定律,[學(xué)考報告],[基礎(chǔ)梳理],機械能,1.機械能的定義,動能與勢能(包括重力勢能和彈性勢能)統(tǒng)稱為_______,用符號E表示。,2.機械能具有相對性,因為勢能具有相對性(需確定零勢能參考平面),同時,與動能相關(guān)的速度也具有相對性(應(yīng)該相對于同一慣性參考系,一般是以地面為參考系),所以機械能也具有______。只有在確定了參考系和零勢能參考平面的情況下,機械能才有確定的物理意義。,相對性,3.動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,(1)重力勢能與動能相互轉(zhuǎn)化用細線、小球等做實驗,把一個小球用細線懸掛起來,把小球拉到一定高度的A點,然后放開,小球在擺動過程中,重力勢能與動能相互轉(zhuǎn)化。我們看到,小球可以擺到跟A點等高的C點,如圖1甲所示,如果用尺子在某一點擋住細線,小球雖然不能擺到C點,但擺到另一側(cè)時,也能到達跟A點相同的高度,如圖乙所示。,圖1,實驗證明,小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動過程中,小球總能回到原來的高度,可見,重力勢能和動能的總和不變。(2)彈性勢能與動能相互轉(zhuǎn)化被壓縮的彈簧具有彈性勢能,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,彈力做正功,彈簧的彈性勢能減少,而物體得到一定的速度,動能增加。射箭時弓的彈性勢能減少,箭的動能增加,也是這樣一種過程。如果重力和彈力做正功,重力勢能或彈性勢能就減少,動能增加,意味著重力勢能或彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能;反之,如果重力或彈力做負功,重力勢能或彈性勢能就增加,動能減少,意味著動能轉(zhuǎn)化為重力勢能或彈性勢能??梢姡ㄟ^重力或彈力做功,機械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。,[典例精析],【例1】2016年巴西奧運會上,中國選手鄧薇以262公斤(抓舉115公斤,挺舉147公斤)的總成績打破奧運會紀錄、世界紀錄。某次抓舉,在杠鈴被舉高的整個過程中,不計空氣阻力,下列說法正確的是(),圖2,A.杠鈴的動能一直增大B.杠鈴的重力勢能一直增大C.杠鈴的機械能守恒D.杠鈴一直處于超重狀態(tài)解析杠鈴被舉高的過程一定經(jīng)歷了先加速向上,后減速向上的運動,所以動能應(yīng)先增大后減小,A錯誤;物體一直向上運動,重力勢能一直增大,B正確;因人對杠鈴的支持力做正功,杠鈴的機械能增加,C錯誤;加速度先向上,后向下,杠鈴先超重,后失重,D錯誤。答案B,[基礎(chǔ)梳理],1.推導(dǎo),(1)情景設(shè)定如圖3所示,設(shè)小球下落過程中經(jīng)過高度為h1的A點速度為v1,經(jīng)過高度為h2的B點速度為v2,分析下落過程中A、B兩位置的動能與勢能的總和之間的數(shù)量關(guān)系。,圖3,(2)理論推導(dǎo)從A點到B點,由動能定理知重力做的功,由重力做功和重力勢能變化的關(guān)系有WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2,得到Ek2-Ek1=Ep1-Ep2,移項后,得Ep1+Ek1=Ep2+Ek2。(3)探究結(jié)論自由落體運動過程中,動能和勢能之和保持______。,不變,2.機械能守恒定律的內(nèi)容,在只有___________做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機械能保持_______。,3.守恒條件,只有__________做功。,4.表達式,(1)守恒式:Ek1+Ep1=__________(或E1=E2)此式表示系統(tǒng)的兩個狀態(tài)的機械能總量相等。(2)轉(zhuǎn)化式:ΔEk=-ΔEp此式表示系統(tǒng)動能的增加(______)量等于勢能的_______(增加)量。(3)轉(zhuǎn)移式:ΔEA增=ΔEB減此式表示系統(tǒng)A部分機械能的增加量等于B部分機械能的_________。,重力或彈力,不變,重力或彈力,Ek2+Ep2,減少,減少,減少量,5.機械能是否守恒的判斷,(1)利用機械能守恒的條件直接判斷。(2)從做功角度判斷:若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功,雖受其他力,但其他力不做功或做功的代數(shù)為零,機械能守恒。(3)從能量轉(zhuǎn)化角度判斷:系統(tǒng)內(nèi)只有動能、重力勢能、彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化,無其他形式能量的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)機械能守恒。,[典例精析],【例2】下列運動的物體,機械能守恒的是(),A.物體沿斜面勻速下滑B.物體從高處以0.9g的加速度豎直下落C.物體沿光滑曲面滑下D.拉著一個物體沿光滑的斜面勻速上升解析物體沿斜面勻速下滑時,動能不變,重力勢能減小,所以機械能減小。物體以0.9g的加速度下落時,除重力外,其他力的合力向上,大小為0.1mg,合力在物體下落時對物體做負功,物體機械能不守恒;物體沿光滑曲面滑下時,只有重力做功,機械能守恒;拉著物體沿斜面上升時,拉力對物體做功,物體機械能不守恒;綜上,選項C正確。答案C,[即學(xué)即練],1.(多選)如圖4所示,下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是(),圖4,A.甲圖中,火箭升空的過程中,若勻速升空機械能守恒,若加速升空機械能不守恒B.乙圖中物體勻速運動,機械能守恒C.丙圖中小球做勻速圓周運動,機械能守恒D.丁圖中,輕彈簧將A、B兩小車彈開,兩小車組成的系統(tǒng)機械能不守恒,兩小車和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒解析題圖甲中無論火箭勻速上升還是加速上升,由于有推力做功,機械能增加,因而機械能不守恒;題圖乙中拉力F做功,機械能不守恒;題圖丙中,小球受到的所有力都不做功,機械能守恒;題圖丁中,彈簧的彈力做功,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為兩小車的動能,兩小車與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒。答案CD,[基礎(chǔ)梳理],1.應(yīng)用步驟,(1)確定研究對象:物體或系統(tǒng)(2)對研究對象進行正確的受力分析。(3)判斷各個力是否做功,并分析是否符合機械能守恒的條件。(4)視解題方便與否選取零勢能參考平面,并確定研究對象在初、末狀態(tài)時的機械能。(5)根據(jù)機械能守恒定律列出方程,或再輔以其他方程,進行求解。,2.適用范圍:應(yīng)用機械能守恒定律時,系統(tǒng)內(nèi)相互作用的物體間的力可以是變力,也可以是恒力,適用于直線運動,也適用于曲線運動,只要符合守恒條件,機械能就守恒。而且機械能守恒定律只涉及物體系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的物理量,不需分析中間過程的復(fù)雜變化,使處理問題得到簡化。,[典例精析],【例3】如圖5所示,讓擺球從圖中A位置由靜止開始下擺,正好擺到最低點B位置時線被拉斷。設(shè)擺線長l=1.6m,O點離地高H=5.8m,不計線斷時的機械能損失,不計空氣阻力,g取10m/s2,求:,圖5,(1)擺球剛到達B點時的速度大??;(2)落地時擺球的速度大小。,解析(1)擺球由A到B的過程中只有重力做功,故機械能守恒。根據(jù)機械能守恒定律得,(2)設(shè)擺球落地點為題圖中的D點,則擺球由B到D過程中只有重力做功,機械能守恒。根據(jù)機械能守恒定律得,答案(1)4m/s(2)10m/s,技巧點撥無論物體是做直線運動還是做曲線運動都可應(yīng)用機械能守恒定律。應(yīng)用機械能守恒定律時,正確選取研究對象和研究過程,明確初、末狀態(tài)的動能和勢能,是解決問題的關(guān)鍵。,[即學(xué)即練],2.以10m/s的速度將質(zhì)量為m的物體從地面上豎直向上拋出,取地面為零勢能面,若忽略空氣阻力,g取10m/s2,則:,(1)物體上升的最大高度是多少?(2)上升過程中在何處重力勢能與動能相等?,答案(1)5m(2)2.5m,[基礎(chǔ)梳理],機械能守恒定律與動能定理的比較,注意由于應(yīng)用動能定理不需要滿足什么條件,所以涉及功能關(guān)系問題時還是優(yōu)先考慮動能定理。,[典例精析],【例4】如圖6所示,用細圓管組成的光滑軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,圓管截面半徑r?R。有一質(zhì)量為m,半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管。,圖6,【例5】如圖7所示,小球沿水平面通過O點進入半徑為R的半圓弧軌道后恰能通過最高點P,然后落回水平面。不計一切阻力,下列說法不正確的是(),圖7,A.小球落地點離O點的水平距離為2RB.小球落地時的動能為5mgR/2C.小球運動到半圓弧最高點P時向心力為零D.若將半圓弧軌道上部的1/4圓弧截去,其他條件不變,則小球能達到的最大高度比P點高0.5R,答案C,[即學(xué)即練],圖8,(1)彈珠乙從D點飛出時的速度大?。?2)彈珠乙在D點時對軌道的彈力;(3)彈簧緩慢壓縮到M點時儲存的彈性勢能。,答案(1)4m/s(2)15N,方向豎直向上(3)1.2J,4.如圖9所示,一固定在豎直平面內(nèi)的光滑的半圓形軌道ABC,其半徑R=0.5m,軌道在C處與水平地面相切,在C處放一小物塊,給它一水平向左的初速度v0=5m/s,結(jié)果它沿CBA運動,通過A點,最后落在水平地面上的D點,求C、D間的距離x。(重力加速度g取10m/s2),圖9,解析解法一應(yīng)用機械能守恒定律求解。物塊由C到A過程,只有重力做功,機械能守恒,則:ΔEp=-ΔEk,,答案1m,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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