7.8 機(jī)械能守恒定律課件（人教版必修2）

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第八節(jié) 機(jī)械能守恒定律,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能夠分析動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題． 2．能夠推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律． 3．會(huì)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(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題，并領(lǐng)會(huì)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題的優(yōu)越性． 重點(diǎn)難點(diǎn)：1.對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解． 2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析、解決實(shí)際問(wèn)題．,,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第八節(jié),,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 1．動(dòng)能與重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化 只有重力做功時(shí)，若重力做正功，則________轉(zhuǎn)化為_(kāi)___，若重力做負(fù)功，則____轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______，轉(zhuǎn)化過(guò)程中，動(dòng)能與重力勢(shì)能之和________．,重力勢(shì)能,動(dòng)能,動(dòng)能,重力勢(shì)能,保持不變,2．動(dòng)能與彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化 被壓縮的彈簧把物體彈出去，射箭時(shí)繃緊的弦把箭彈出去，這些過(guò)程都是彈力做___功，________轉(zhuǎn)化為_(kāi)___． 3．機(jī)械能 ________、________和____統(tǒng)稱為機(jī)械能，在重力或彈力做功時(shí)，不同形式的機(jī)械能可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化．,正,彈性勢(shì)能,動(dòng)能,重力勢(shì)能,彈性勢(shì)能,動(dòng)能,二、機(jī)械能守恒定律 1．內(nèi)容 在只有____或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能________． 2．表達(dá)式 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E1＝E2,重力,保持不變,3．機(jī)械能守恒的條件 除重力和彈力以外，其他力______． 注意：機(jī)械能守恒是指在一個(gè)過(guò)程中的每一個(gè)時(shí)刻機(jī)械能都相等，如果僅指出初末位置的機(jī)械能相等，不能準(zhǔn)確判斷出整個(gè)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒．,不做功,核心要點(diǎn)突破,一、對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解 物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功(其他力不做功)，機(jī)械能守恒．對(duì)于該條件可具體理解如下： 1．系統(tǒng)不受外力． 2．系統(tǒng)受外力，但所有外力均不做功． 3．系統(tǒng)受外力，而且外力做功，但外力做功的代數(shù)和為零．,特別提醒：(1)機(jī)械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零，更不是合外力為零；判斷機(jī)械能是否守恒時(shí)，要根據(jù)不同情景恰當(dāng)?shù)剡x取判斷方法． (2)如果除物體的重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功之外，還有其他力做功，若其他力所做的總功為零，此種情況下不能說(shuō)物體的機(jī)械能守恒，只能說(shuō)其機(jī)械能不變．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 1．如圖7－8－1所示裝置中，木塊與水平桌面間的接觸面是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短，則從子彈開(kāi)始射木塊到彈簧壓縮至最短的整個(gè)過(guò)程中( ) 圖7－8－1,A．子彈與木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B．子彈與木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 C．子彈、木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．子彈、木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 解析：選BD.從子彈射木塊到木塊壓縮至最短的整個(gè)過(guò)程中，由于存在機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化，所以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能不守恒．對(duì)子彈和木塊，除摩擦生熱外，還要克服彈簧彈力做功，故機(jī)械能也不守恒．,二、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 1．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí)，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(jī)械能就守恒． 2．機(jī)械能守恒定律只涉及物體系的初、末狀態(tài)的物理量，而不須分析中間過(guò)程的復(fù)雜變化，使處理問(wèn)題得到簡(jiǎn)化．,3．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟 (1)根據(jù)題意選取研究對(duì)象(物體或系統(tǒng))． (2)明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，分析研究對(duì)象在過(guò)程中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷機(jī)械能是否守恒． (3)恰當(dāng)?shù)剡x取零勢(shì)能面，確定研究對(duì)象在過(guò)程中的始態(tài)和末態(tài)的機(jī)械能． (4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式列方程，并求解結(jié)果．,4．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律列方程的兩條基本思路 (1)守恒觀點(diǎn) 始態(tài)機(jī)械能等于終態(tài)機(jī)械能，即：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2. (2)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移觀點(diǎn) ①動(dòng)能(或勢(shì)能)的減少量等于勢(shì)能(或動(dòng)能)的增加量，即：Ek1－Ek2＝Ep2－Ep1. ②一個(gè)物體機(jī)械能的減少(或增加)量等于其他物體機(jī)械能的增加(或減少)量，即：EA1－EA2＝EB2－EB1.,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀) 2．(2011年杭州高一檢測(cè))如圖7－8－2所示，豎直輕彈簧下端固定在水平地面上，質(zhì)量為m的小球，從輕彈簧的正上方某一高處自由落下，并將彈簧壓縮，直到小球的速度變?yōu)榱悖畬?duì)于小球、輕彈簧和地球組成的系統(tǒng)，在小球開(kāi)始與彈簧接觸時(shí)起到小球速度變?yōu)榱愕倪^(guò)程中，有( ) 圖7－8－2,A．小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越小，小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越大 B．小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越小，小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越小 C．小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越大，小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越大 D．小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越大，小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越小,解析：選A.在小球開(kāi)始與彈簧接觸到小球速度變?yōu)榱愕倪^(guò)程中，只有重力和彈力做功，小球和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，即動(dòng)能、彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能的總和不變，由于彈力一直做負(fù)功，彈性勢(shì)能不斷增大，故小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越??；同理，由于重力一直做正功，重力勢(shì)能不斷減小，故小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越大．,課堂互動(dòng)講練,(2011年長(zhǎng)沙高一檢測(cè))下列運(yùn)動(dòng)中能滿足機(jī)械能守恒的是( ),A．手榴彈從手中拋出后的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力) B．子彈射穿木塊 C．細(xì)繩一端固定，另一端拴著一個(gè)小球，使小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D．吊車將貨物勻速吊起 E．物體沿光滑圓弧面從下向上滑動(dòng) F．降落傘在空中勻速下降,【精講精析】 對(duì)于A，手榴彈從手中拋出后，在不計(jì)空氣阻力的情況下，只受重力的作用，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，沒(méi)有其他力做功，機(jī)械能守恒，A正確．對(duì)于B，子彈穿過(guò)木塊的過(guò)程，子彈受到木塊施加的摩擦力的作用，摩擦力對(duì)子彈做負(fù)功，子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能不守恒，B不正確．,對(duì)于C，小球在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，受到重力、水平面對(duì)小球的支持力，還有細(xì)繩對(duì)小球的拉力，這些力皆與小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功，所以小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)能量轉(zhuǎn)化，保持原有的動(dòng)能不變，即機(jī)械能守恒，C正確．對(duì)于D，吊車將貨物勻速吊起的過(guò)程中，貨物受到與其重力大小相等、方向相反的拉力作用，上升過(guò)程中除重力做功外還有拉力對(duì)物體做正功，貨物的機(jī)械能增加，故D所指運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能不守恒．,對(duì)于E，物體沿光滑圓弧面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，除重力做功外，弧面對(duì)物體的彈力不做功，故E所指運(yùn)動(dòng)中滿足機(jī)械能守恒的條件．對(duì)于F，降落傘在空中勻速下降，除受重力外，還受到與重力大小相等、方向相反的空氣阻力的作用，空氣阻力對(duì)降落傘做負(fù)功，故它的機(jī)械能減少，不守恒．故選A、C、E. 【答案】 ACE,【方法總結(jié)】 判斷機(jī)械能是否守恒的兩種常用方法：一是根據(jù)做功分析，在對(duì)物體受力分析的基礎(chǔ)上分析哪些力做功，哪些力不做功，如果只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，則機(jī)械能守恒；二是根據(jù)能量轉(zhuǎn)化分析，如果在變化過(guò)程中既沒(méi)有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，也沒(méi)有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．,變式訓(xùn)練1 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)的物體機(jī)械能一定守恒 B．做變速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒 C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒 D．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒,解析：選BD.判斷物體機(jī)械能是否守恒，依據(jù)是重力或彈力以外的力是否做了功，不管是物體做勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)，也不管物體是做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，只要重力或彈力以外的力不做功，機(jī)械能就一定守恒，B、D正確；豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能不一定守恒，C錯(cuò)；豎直方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，除重力做功外還有其他力做功，機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)．,(2011年邵陽(yáng)高一檢測(cè))如圖7－8－3所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道，由一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連接而成，圓形軌道的半徑為R. 圖7－8－3,一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上的某處由靜止開(kāi)始下滑，然后沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)．要求物塊能通過(guò)圓形軌道最高點(diǎn)，且在該最高點(diǎn)與軌道間的壓力不能超過(guò)5mg(g為重力加速度)．求物塊初始位置相對(duì)于圓形軌道底部的高度h的取值范圍．,【思路點(diǎn)撥】 解答本題應(yīng)把握三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： (1)明確物塊下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒． (2)h的大小決定物塊在圓形軌道最高點(diǎn)受到的壓力大?。?(3)在圓形軌道最高點(diǎn)利用向心力公式列式求解．,【方法總結(jié)】 (1)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式有多種，具體選用哪一種要視情況而定； (2)對(duì)單個(gè)物體而言，如果機(jī)械能守恒，則除了可應(yīng)用機(jī)械能守恒定律以外，也可以選用動(dòng)能定理．,變式訓(xùn)練2 如圖7－8－4所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，一端系于懸點(diǎn)A，另一端拴住一質(zhì)量為m的小球，先將小球拉至水平位置并使細(xì)線繃直，在懸點(diǎn)A的正下方O點(diǎn)釘有一小釘子，今將小球由靜止釋放，要使小球能在豎直平面內(nèi)做完整圓周運(yùn)動(dòng)，OA的最小距離是多少？ 圖7－8－4,(2011年山西臨汾模擬)如圖7－8－5所示，質(zhì)量不計(jì)的輕桿一端安裝在水平軸O上，桿的中央和另一端分別固定一個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和B(可以當(dāng)做質(zhì)點(diǎn))，桿長(zhǎng)為l，將輕桿從靜止開(kāi)始釋放，不計(jì)空氣阻力．當(dāng)輕桿通過(guò)豎直位置時(shí)，求：小球A、B的速度各是多少？,圖7－8－5,【思路點(diǎn)撥】 A球和B球單獨(dú)隨輕桿在空間轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)它們運(yùn)動(dòng)的快慢程度是不同的，即A、B球和輕桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，輕桿對(duì)A、B球做功，因此兩球機(jī)械能均不守恒，但以A、B(包括輕桿)作為一個(gè)系統(tǒng)，只有小球的重力和系統(tǒng)彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．,【方法總結(jié)】 對(duì)于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，利用機(jī)械能守恒定律解題時(shí)，應(yīng)注意找物體之間的聯(lián)系：一是物體間高度變化的關(guān)系；二是物體間速度大小之間的關(guān)系．,變式訓(xùn)練3 如圖7－8－6所示，一固定的楔形木塊，其斜面的傾角θ＝30°，另一邊與地面垂直，頂上有一定滑輪，一柔軟的細(xì)線跨過(guò)定滑輪，兩端分別與物塊A和B連接，A的質(zhì)量為4m，B的質(zhì)量為m.開(kāi)始時(shí)將B按在地面上不動(dòng)，然后放開(kāi)手，讓A沿斜面下滑而B(niǎo)上升．物塊A與斜面間無(wú)摩擦，設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑l距離后，細(xì)線突然斷了，求物塊B上升的最大高度H.,圖7－8－6,知能優(yōu)化訓(xùn)練,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄,按ESC鍵退出全屏播放,謝謝使用,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,