《高中物理（情景切入+課前導讀+問題探究+知能演練）第7章 第8節(jié) 機械能守恒定律課件 新人教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理（情景切入+課前導讀+問題探究+知能演練）第7章 第8節(jié) 機械能守恒定律課件 新人教版必修2（41頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第八節(jié)機械能守恒定律第八節(jié)機械能守恒定律如果你喜歡追求刺激，勇于冒險，而且膽子足夠大，那么請嘗試目前戶外活動中刺激度排行榜名列榜首的“蹦極”“蹦極”就是跳躍者站在約40米以上(相當于10層樓高)高度的橋梁、塔頂、高樓、吊車甚至熱氣球上，把一端固定的一根長長的橡皮條綁在踝關節(jié)處，然后兩臂伸開，雙腿并攏，頭朝下跳下去跳躍者在整個過程中重力勢能、彈性勢能以及動能相互轉(zhuǎn)化，帶來無盡的驚險刺激如果整個過程沒有機械能的損失，跳躍者將會如何運動？1明確機械能守恒定律，知道其含義和適用條件2能準確判斷具體的運動過程，機械能是否守恒3熟練應用機械能守恒定律解題課前預習一、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化1機械能動能和勢能(
2、包括_和_)統(tǒng)稱為機械能由于能量是標量，物體的機械能可記為EEkEp，也就是說物體具有的機械能為其動能與勢能之和2動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化(1)動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化物體自由下落或沿光滑斜面滑下時，重力對物體做正功，物體的重力勢能_，動能_，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；重力勢能彈性勢能減少增加(2)動能與彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化運動的物體沿光滑水平面壓縮彈簧時，彈力對物體做負功，物體的動能_，彈簧的彈性勢能_，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；被壓縮的彈簧沿光滑水平面把跟它接觸的物體彈出去，彈力對物體做正功，彈簧的彈性勢能_，物體的動能_，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能由此可知，通過_或_做功，動能與勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化減少增加減少增
3、加重力彈力二、機械能守恒定律1內(nèi)容在只有_或_做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能_這叫做機械能守恒定律2表達式(1)Ek1Ep1_(即 )，即研究過程的初狀態(tài)的機械能總量等于末狀態(tài)的機械能總量(2)Ek_，即系統(tǒng)動能的增加量等于系統(tǒng)勢能的減少量(3)若系統(tǒng)由A、B兩部分組成，則EA_，即A增加的機械能等于B減少的機械能2211221122mvmghmvmghEB重力彈力保持不變Ek2Ep2Ep如何理解機械能守恒條件？1守恒條件的幾層含義(1)物體只受重力，只發(fā)生動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化，如自由落體運動、拋體運動等(2)只有彈力做功，只發(fā)生動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化如在光滑水平
4、面上運動的物體碰到一個彈簧，和彈簧相互作用的過程中，對物體和彈簧組成的系統(tǒng)來說，機械能守恒(3)物體既受重力，又受彈力，重力和彈力都做功，發(fā)生動能、彈性勢能、重力勢能的相互轉(zhuǎn)化如自由下落的物體落到豎直的彈簧上和彈簧相互作用的過程中，對物體和彈簧組成的系統(tǒng)來說，機械能守恒2判斷系統(tǒng)的機械能是否守恒，通?？刹捎孟铝腥N不同的方法：(1)做功條件分析法應用系統(tǒng)機械能守恒的條件分析若物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功，其他力均不做功，則系統(tǒng)的機械能守恒(2)能量轉(zhuǎn)化分析法從能量轉(zhuǎn)化的角度進行分析若只有系統(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)生機械能傳遞，機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式的能
5、(如沒有內(nèi)能增加)，則系統(tǒng)的機械能守恒(3)增減情況分析法直接從機械能中各種形式能量的增減情況進行分析若系統(tǒng)的動能與勢能均增加或均減少，則系統(tǒng)的機械能不守恒；若系統(tǒng)的動能(或勢能)不變，而勢能(或動能)卻發(fā)生了變化，則系統(tǒng)的機械能也不守恒；若系統(tǒng)內(nèi)各個物體的機械能均增加或均減少，則系統(tǒng)的機械能也不守恒當然，這種方法只能判斷系統(tǒng)的機械能明顯不守恒的情況，對于另一些情況(如系統(tǒng)的動能增加而勢能減少)則無法做出定性的分析 名師提示：從能量特點看：只有系統(tǒng)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量(如內(nèi)能)之間轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機械能守恒從做功特點看：只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功嘗試應用1下列實例中的運動物體，哪些的
6、機械能守恒()A跳傘運動員在空中勻速下降B滑雪運動員自高坡自由下滑(不計空氣阻力和摩擦)C汽車在水平路面上勻速行駛D集裝箱被吊車勻速吊起(空氣阻力不計)解析：跳傘運動員在空中勻速下落過程中，一定受空氣阻力作用，動能不變，勢能減少，機械能減少，不守恒滑雪運動員自由下滑，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，機械能不變；汽車在水平路面勻速行駛，牽引力和阻力做功大小相等，合外力不做功，機械能守恒；集裝箱勻速吊起時，動能不變，勢能增大，機械能增大答案：BC怎樣應用機械能守恒定律1應用機械能守恒定律時，相互作用的物體間的力可以是變力，也可以是恒力，只要符合守恒條件，機械能就守恒2機械能守恒定律，只涉及物體系的初、末狀態(tài)的
7、物理量，而不需分析中間過程的復雜變化，使處理問題得到簡化3應用機械能守恒定律列方程的兩條基本思路(1)守恒觀點始態(tài)機械能等于終態(tài)機械能，即：Ek1Ep1Ek2Ep2.(2)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移觀點：動能(或勢能)的減少量等于勢能(或動能)的增加量，即Ek1Ek2Ep2Ep1.一個物體機械能的減少(或增加)量等于其他物體機械能的增加(或減小)量，即EA1EA2EB2EB1.4機械能守恒的判定(1)對單個物體而言：其機械能是否守恒一般通過做功來判定分析除重力、彈簧彈力外，有無其他力做功，若無其他力做功，則其機械能守恒，若有其他力做功，且不為零，則其機械能必定不守恒(2)對幾個物體組成的系統(tǒng)而言：其機械能是否
8、守恒一般通過能量轉(zhuǎn)化來判定分析除重力勢能、彈性勢能和動能外，有無其他形式的能參與轉(zhuǎn)化，若無其他形式的能參與轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)的機械能守恒；若有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機械能不守恒5應用機械能守恒定律的解題步驟(1)根據(jù)題意選取研究對象(物體或系統(tǒng))(2)明確研究對象的運動過程，分析研究對象在過程中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷機械能是否守恒(3)恰當?shù)剡x取零勢能面，確定研究對象在過程中的始態(tài)和末態(tài)的機械能(4)根據(jù)機械能守恒定律的不同表達式列方程，并求解結(jié)果名師提示：機械能守恒定律是有條件的，即只有重力或彈力做功，而動能定理的成立是沒有條件限制的，它不但可以有重力和彈力做功，還可以有其他力
9、做功機械能守恒著眼于系統(tǒng)初、末狀態(tài)的機械能的表達式，動能定理著眼于初、末狀態(tài)的動能的變化及整個過程中合外力做的功 嘗試應用2一個人站在陽臺上，以相同的速率v0，分別把三個球豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計空氣阻力，則三球落地時的速率()A上拋球最大 B下拋球最大C平拋球最大 D三球一樣大答案：D機械能守恒的條件 如右圖所示，一輕彈簧固定于O點，另一端系一重物，將重物從與懸點O在同一水平面且彈簧保持原長的A點無初速度地釋放，讓它自由擺下，不計空氣阻力在重物由A點擺向最低點B的過程中，下列說法正確的是()A重物的機械能守恒B重物的機械能減少C重物的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變D重物與
10、彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒解析：重物由A點下擺到B點的過程中，彈簧被拉長，彈簧的彈力對重物做了負功，所以重物的機械能減少，故選項A錯誤，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)機械能守恒，即重物減少的重力勢能，等于重物獲得的動能與彈簧的彈性勢能之和，故選項C錯誤，D正確答案：BD名師歸納：判斷機械能是否守恒時，對單個物體往往從做功的角度去分析，若只有重力做功，其他力不做功或做功的代數(shù)和為零，則該物體的機械能守恒；對幾個物體組成的系統(tǒng)往往從能量轉(zhuǎn)化的角度去分析，若系統(tǒng)內(nèi)不存在其他形式的能與機械能之間的相互轉(zhuǎn)化，則該系統(tǒng)的機械能守恒變式應用1下列說法中正確的是()A用
11、繩子拉著物體勻速上升，只有重力和彈力對物體做功，機械能守恒B做豎直上拋運動，只有重力對它做功，機械能守恒C沿光滑斜面自由下滑的物體，只有重力對物體做功，機械能守恒D用水平拉力使物體沿光滑水平面勻加速運動，機械能守恒解析：選項A中，彈力對物體做功，但沒有彈性勢能參與轉(zhuǎn)化機械能不守恒；選項B中，豎直上拋的物體，只受重力作用，機械能守恒；選項C中，物體除受重力作用外，還受斜面支持力作用，但支持力不做功，機械能守恒；選項D中，有拉力做功，故機械能不守恒答案：BC單個物體的機械能守恒定律 以10 m/s的速度將質(zhì)量為m的物體從地面上豎直向上拋出，若忽略空氣阻力，g取10 m/s2，則：(1)物體上升的最
12、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)5 m(2)2.5 m名師歸納：在利用機械能守恒定律表達式E1E2解題時，由于重力勢能的相對性，必須先選取參考平面，方可解題變式應用2長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度為1/4垂在桌邊，右如圖所示松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多大？系統(tǒng)的機械能守恒 如右圖所示是一個橫截面為半圓、半徑為R的光滑柱面，一根不可伸長的細繩兩端分別系著物體A、B，且mA2mB，由圖示位置從靜止開始釋放物體A，當物體B達到圓柱頂點時，求繩的張力對物體B所做的功名師歸納：對于相互作用的整體，在進行能量
13、轉(zhuǎn)化時，單獨一個物體機械能一般不守恒，但系統(tǒng)機械能守恒，可利用機械能守恒定律對系統(tǒng)列方程求解相關量變式應用3如右圖所示，A物體用板托著，位于離地h 1.0 m處，輕質(zhì)細繩通過光滑定滑輪與A、B相連，繩子處于繃直狀態(tài)已知A物體質(zhì)量M1.5 kg，B物體質(zhì)量 m1.0 kg，現(xiàn)將板抽走，A將拉動B上升，設A著地后不反彈，B上升過程中不會碰到定滑輪，取g10 m/s2.求：(1)A著地時，B的速度大小(2)B物體在上升過程中離地面的最大高度答案：(1)2 m/s(2)1.2 m基礎練1如右圖所示，質(zhì)量為m的蘋果，從離地面H高的樹上由靜止開始落下，樹下有一深度為h的坑若以地面為零勢能面，則當蘋果落到坑
14、底時的機械能為()Amgh BmgHCmg(Hh) Dmg(Hh)解析：以地面為零勢能面，蘋果的機械能為mgH，下落過程中機械能守恒答案：B2以下說法正確的是()A機械能守恒時，物體一定只受重力和彈力作用B物體處于平衡狀態(tài)時，機械能一定守恒C物體所受合力不為0時，其機械能可能守恒D物體機械能的變化等于合力對物體做的功C3一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數(shù)米距離假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質(zhì)點，下列說法錯誤的是()A運動員到達最低點前重力勢能始終減小B蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負功，彈性勢能增加C蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒
15、D蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關解析：運動員到達最低點前，重力一直做正功，重力勢能減小，選項A正確彈力一直做負功，彈性勢能增加，選項B正確除重力、彈力之外無其他力做功，故機械能守恒，選項C正確重力勢能的改變與重力勢能零點的選取無關，故選項D錯誤答案： D4物體在一個方向豎直向上的拉力作用下參與下列三種運動：勻速上升、加速上升和減速上升關于這個物體在這三種運動中機械能的變化情況，正確的說法是()A勻速上升過程中機械能不變，加速上升過程中機械能增加，減速上升過程中機械能減少B勻速上升和加速上升過程中機械能增加，減速上升過程中機械能減少C三種運動過程中，機械能均增加D由于這個拉力
16、和重力大小關系不明確，不能確定物體的機械能的增減情況解析：在勻速上升、加速上升和減速上升的過程中，除重力之外的拉力F都做正功，故在這三種情形下，物體的機械能都增加，C正確答案：C5如下圖甲所示，質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在水平面上，t0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，則()At1時刻小球動能最大Bt2時刻小球動能最大Ct2t3這段時間內(nèi)，小球的動能先增加后減少Dt2t3這段時間內(nèi)，小球增加的動能等于彈簧減少的彈
17、性勢能C6蕩秋千是一種常見的娛樂休閑活動，也是我國民族運動會上的一個比賽項目若秋千繩的長度是2.0 m，蕩到最高點時秋千繩與豎直方向成60角，求蕩到最低點時秋千的速度(忽略空氣阻力和摩擦，g取10 m/s2)解析：如圖所示，選擇秋千在最低位置時所處的水平面為零勢能參考平面秋千蕩到最高點A時為初狀態(tài)，初動能Ek10，而此時的重力勢能為Ep1mgl(1cos )；在最低點B處為末狀態(tài)，末動能Ek2mv2，12答案：4.5 m/s提高練7由光滑細管組成的軌道如圖所示，其中AB段和BC段是半徑為R的四分之一圓弧，軌道固定在豎直平面內(nèi)一質(zhì)量為m的小球，從距離水平地面為H的管口D處靜止釋放，最后能夠從A端
18、水平拋出落到地面上下列說法正確的是()BC8如圖所示為某游樂場的翻滾過山車的軌道，豎直圓形軌道的半徑為R，現(xiàn)有一節(jié)車廂(可視為質(zhì)點)，從高處由靜止滑下，不計摩擦和空氣阻力，要使過山車通過圓形軌道的最高點，過山車開始下滑時的高度至少應多高？9如圖所示，質(zhì)量均為m的物體A和B，通過輕繩跨過定滑輪相連斜面光滑，傾角為，不計繩子和滑輪之間的摩擦開始時A物體離地的高度為h，B物體位于斜面的底端，用手托住A物體，使A、B兩物體均靜止撤去手后，求：(1)A物體將要落地時的速度多大？(2)A物體落地后，B物體由于慣性將繼續(xù)沿斜面向上運動，則B物體在斜面上到達的最高點離地的高度多大？解析：(1)撤去手后A、B兩物體同時運動，并且速率相等，由于兩物體構(gòu)成的系統(tǒng)只有重力做功，故系統(tǒng)的機械能守恒設A物體落地時的速度大小為v，由機械能守恒定律得
高中物理（情景切入+課前導讀+問題探究+知能演練）第7章 第8節(jié) 機械能守恒定律課件 新人教版必修2
