2017_2018學年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展課件（打包6套）滬科版.zip

2017_2018學年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展課件（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學年,高中物理,能量,守恒,可持續(xù)發(fā)展,課件,打包,滬科版 第4章 習題課機械能守恒定律 學習目標1 進一步理解機械能守恒的條件及其判定 2 能靈活應(yīng)用機械能守恒定律的三種表達方式 3 在多個物體組成的系統(tǒng)中 會應(yīng)用機械能守恒定律解決相關(guān)問題 4 明確機械能守恒定律和動能定理的區(qū)別 內(nèi)容索引 重點知識探究 當堂達標檢測 重點知識探究 一 機械能是否守恒的判斷 判斷機械能是否守恒的方法 1 做功條件分析法 若物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功 其他力均不做功 則系統(tǒng)機械能守恒 具體有三種表現(xiàn) 只受重力 彈力 不受其他力 除受重力 彈力外還受其他力 其他力不做功 除重力 彈力外還有其他力做功 但其他力做功的代數(shù)和為零 2 能量轉(zhuǎn)化分析法 若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動能和重力勢能及彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞 機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式的能 如沒有內(nèi)能增加 則系統(tǒng)的機械能守恒 例1 多選 如圖1所示 斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上 現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放 不計一切摩擦 則在小球從釋放到落至地面的過程中 下列說法正確的是A 斜劈對小球的彈力不做功B 斜劈與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒C 斜劈的機械能守恒D 小球機械能的減少量等于斜劈動能的增加量 答案 解析 圖1 解析小球有豎直方向的位移 所以斜劈對小球的彈力對球做負功 故A選項錯誤 小球?qū)π迸膹椓π迸稣?所以斜劈的機械能增加 故C選項錯誤 不計一切摩擦 小球下滑過程中 小球和斜劈組成的系統(tǒng)中只有動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)機械能守恒 故B D選項正確 二 多物體組成的系統(tǒng)機械能守恒問題 1 多個物體組成的系統(tǒng) 就單個物體而言 機械能一般不守恒 但就系統(tǒng)而言機械能往往是守恒的 2 關(guān)聯(lián)物體注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系 3 機械能守恒定律表達式的選取技巧 1 當研究對象為單個物體時 可優(yōu)先考慮應(yīng)用表達式Ek1 Ep1 Ek2 Ep2或 Ek Ep來求解 2 當研究對象為兩個物體組成的系統(tǒng)時 若兩個物體的重力勢能都在減少 或增加 動能都在增加 或減少 可優(yōu)先考慮應(yīng)用表達式 Ek Ep來求解 若A物體的機械能增加 B物體的機械能減少 可優(yōu)先考慮用表達式 EA增 EB減來求解 例2如圖2所示 斜面的傾角 30 另一邊與地面垂直 高為H 斜面頂點上有一定滑輪 物塊A和B的質(zhì)量分別為m1和m2 通過輕而柔軟的細繩連接并跨過定滑輪 開始時兩物塊都位于與地面距離為H的位置上 釋放兩物塊后 A沿斜面無摩擦地上滑 B沿斜面的豎直邊下落 若物塊A恰好能達到斜面的頂點 試求m1和m2的比值 滑輪的質(zhì)量 半徑和摩擦均忽略不計 圖2 答案1 2 答案 解析 解析設(shè)B剛下落到地面時速度為v 由系統(tǒng)機械能守恒得 A以速度v上滑到頂點過程中機械能守恒 則 針對訓練如圖3所示 在長為L的輕桿中點A和端點B各固定一質(zhì)量為m的球 桿可繞軸O無摩擦的轉(zhuǎn)動 使桿從水平位置無初速度釋放 求當桿轉(zhuǎn)到豎直位置時 桿對A B兩球分別做了多少功 圖3 答案 解析 解析設(shè)當桿轉(zhuǎn)到豎直位置時 A球和B球的速度分別為vA和vB 如果把輕桿 兩球組成的系統(tǒng)作為研究對象 因為機械能沒有轉(zhuǎn)化為其他形式的能 故系統(tǒng)機械能守恒 因A球與B球在各個時刻對應(yīng)的角速度相同 故vB 2vA 三 機械能守恒定律與動能定理的綜合應(yīng)用 例3為了研究過山車的原理 某興趣小組提出了下列設(shè)想 取一個與水平方向夾角為37 長為l 2m的粗糙傾斜軌道AB 通過水平軌道BC與半徑為R 0 2m的豎直圓軌道相連 出口為水平軌道DE 整個軌道除AB段以外都是光滑的 其中AB與BC軌道以微小圓弧相接 如圖4所示 一個質(zhì)量m 1kg的小物塊以初速度v0 5m s從A點沿傾斜軌道滑下 小物塊到達C點時速度vC 4m s 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求小物塊到達C點時對圓軌道壓力的大小 圖4 答案90N 答案 解析 解析設(shè)小物塊到達C點時受到的支持力大小為N 解得 N 90N根據(jù)牛頓第三定律得 小物塊對圓軌道壓力的大小為90N 2 求小物塊從A到B運動過程中摩擦力所做的功 答案 16 5J 答案 解析 解析小物塊從A到C的過程中 根據(jù)動能定理有 解得Wf 16 5J 3 為了使小物塊不離開軌道 并從軌道DE滑出 求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)滿足什么條件 答案R 0 32m 解析設(shè)小物塊進入圓軌道到達最高點時速度大小為v1 小物塊從圓軌道最低點到最高點的過程中 根據(jù)機械能守恒定律有 聯(lián)立解得R 0 32m 所以為使小物塊能通過圓弧軌道的最高點 豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)滿足R 0 32m 答案 解析 當堂達標檢測 1 機械能是否守恒的判斷 多選 如圖5所示 一根輕彈簧下端固定 豎立在水平面上 其正上方A位置有一只小球 小球從靜止開始下落 在B位置接觸彈簧的上端 在C位置小球所受彈力大小等于重力 在D位置小球速度減小到零 對于小球下降階段 下列說法中正確的是 不計空氣阻力 A 在B位置小球動能最大B 在C位置小球動能最大C 從A C位置小球重力勢能的減少等于小球動能的增加D 整個過程中小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒 1 2 3 答案 解析 圖5 1 2 3 解析小球從B運動至C過程 重力大于彈力 合力向下 小球加速 從C運動到D 重力小于彈力 合力向上 小球減速 故在C點動能最大 故A錯誤 B正確 小球下降過程中 只有重力和彈簧彈力做功 小球和彈簧系統(tǒng)機械能守恒 D正確 從A C位置小球重力勢能的減少量等于動能增加量和彈性勢能增加量之和 故C錯誤 2 多物體組成的系統(tǒng)機械能守恒問題 多選 如圖6所示 a b兩物塊質(zhì)量分別為m 3m 用不計質(zhì)量的細繩相連接 懸掛在定滑輪的兩側(cè) 開始時 a b兩物塊距離地面高度相同 用手托住物塊b 然后由靜止釋放 直至a b物塊間高度差為h 不計滑輪質(zhì)量和一切摩擦 重力加速度為g 在此過程中 下列說法正確的是A 物塊a的機械能守恒B 物塊b的機械能減少了mghC 物塊b機械能的減少量等于物塊a機械能的增加量D 物塊a b與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒 答案 圖6 1 2 3 解析 1 2 3 解析釋放b后物塊a加速上升 動能和重力勢能均增加 故機械能增加 選項A錯誤 對物塊a b與地球組成的系統(tǒng) 只有重力做功 故機械能守恒 選項D正確 由于繩的拉力對a做的功與b克服繩的拉力做的功相等 故物塊b機械能的減少量等于物塊a機械能的增加量 選項C正確 3 機械能守恒定律與動能定理的綜合應(yīng)用 如圖7所示 一內(nèi)壁光滑的細管彎成半徑為R 0 4m的半圓形軌道CD 豎直放置 其內(nèi)徑略大于小球的直徑 水平軌道與半圓形軌道在C處連接完好 置于水平軌道上的彈簧左端與豎直墻壁相連 B處為彈簧原長狀態(tài)的右端 將一個質(zhì)量為m 0 8kg的小球放在彈簧的右側(cè)后 用力水平向左推小球壓縮彈簧至A處 然后將小球由靜止釋放 小球運動到C處時對軌道的壓力大小為F1 58N 水平軌道以B處為界 左側(cè)AB段長為x 0 3m 與小球間的動摩擦因數(shù)為 0 5 右側(cè)BC段光滑 g 10m s2 求 1 彈簧在壓縮時所儲存的彈性勢能 圖7 答案11 2J 1 2 3 答案 解析 1 2 3 解得vC 5m s 解得Ep 11 2J 2 小球運動到軌道最高處D點時對軌道的壓力 答案10N 方向豎直向上 解析從C到D 由機械能守恒定律得 所以小球在D點對軌道外壁有壓力 由牛頓第三定律可知 小球在D點對軌道的壓力大小為10N 方向豎直向上 答案 解析 1 2 3