7.8 機械能守恒定律 課件(人教版必修2)
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8 機械能守恒定律,1.會分析動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化問題. 2.會推導(dǎo)機械能守恒定律的表達式. 3.會根據(jù)機械能守恒的條件判斷機械能是否守恒. 4.會運用機械能守恒定律解決有關(guān)問題,并領(lǐng)會運用機械能守恒定律解決問題的優(yōu)越性.,1.重力勢能與動能 物體自由下落或沿光滑斜面下滑時,重力對物體做_____,物體的重力勢能_____,動能_____,________能轉(zhuǎn)化成了___能,如圖7-8-1甲所示.,動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化,圖7-8-1,正功,減少,增加,重力勢,動,2.彈性勢能與動能 被壓縮的彈簧具有_____勢能,彈簧恢復(fù)原來形狀的過程,彈力做正功,彈性勢能_____,被彈出的物體的動能_____,_________轉(zhuǎn)化為動能,如圖乙所示. 3.機械能 _________、彈性勢能和_____的總稱,通過重力或彈力做功,機械能可以從一種形式______成另一種形式.,彈性,減少,增加,彈性勢能,重力勢能,動能,轉(zhuǎn)化,思考1:射箭時,發(fā)生彈性形變的弓恢復(fù)到原來形狀時,彈性勢能減少了,減少的彈性勢能到哪里去了? 提示:在這一過程中,彈力做正功,弓的彈性勢能減少,而箭的動能增加了.這說明:弓減少的彈性勢能轉(zhuǎn)化成了箭的動能.,1.如圖7-8-2所示,地面上豎直放一根輕彈簧,其下端和地面連接,一物體從彈簧正上方距彈簧一定高度處自由下落,則 ( ).,圖7-8-2,A.物體和彈簧接觸時,物體的動能最大 B.與彈簧接觸的整個過程,物體的動能和彈簧彈性勢能的和不斷增加 C.與彈簧接觸的整個過程,物體的動能與彈簧彈性勢能的和先增加后減小 D.物體在反彈階段,動能一直增加,直到物體脫離彈簧為止,解析 物體在接觸彈簧前做的是自由落體運動,從接觸彈簧到彈力等于重力時,其做的是加速度逐漸減小的加速運動,彈力等于重力時加速度最小,速度最大,再向下做的是加速度逐漸增大的減速運動,速度減至零后向上完成相反的過程,故A、D錯誤;接觸彈簧后,重力勢能先減小后增大,根據(jù)能量轉(zhuǎn)化,動能和彈性勢能之和先增大后減小,B錯誤,C正確. 答案 C,1.推導(dǎo),機械能守恒定律,2.內(nèi)容:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能與勢能可以_________,而總的機械能_________. 3.守恒定律表達式: (1)Ek2-Ek1=_________即ΔEk增=ΔEp減. (2)Ek2+Ep2=_________. (3)E2=___. 4.守恒條件:只有_____或_____做功.,相互轉(zhuǎn)化,保持不變,Ep1-Ep2,Ek1+Ep1,E1,重力,彈力,思考2:判斷下列說法是否正確? (1)合力為零,物體的機械能一定守恒. ( ) (2)合力做功為零,物體的機械能一定守恒. ( ) 提示:合力為零或合力做功為零,物體的機械能都不一定守恒,如物體沿斜面勻速下滑時,物體的機械能就減少,(1)、(2)均錯誤.,2.下列說法正確的是 ( ). A.機械能守恒時,物體一定不受阻力 B.機械能守恒時,物體一定只受重力和彈力作用 C.物體處于平衡狀態(tài)時,機械能必守恒 D.物體所受的外力不等于零,其機械能也可以守恒,解析 機械能守恒的條件是只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)物體間的彈力做功.機械能守恒時,物體或系統(tǒng)可能不只受重力和彈力作用,也可能受其他力,但其他力不做功或做的總功一定為零,A、B錯.物體沿斜面勻速下滑時,它處于平衡狀態(tài),但機械能不守恒,C錯.物體做自由落體運動時,合力不為零,但機械能守恒,D對. 答案 D,3.質(zhì)量為1 kg的物體從離地面1.5 m高處以速度10 m/s拋出,不計空氣阻力,若以地面為零勢能面,物體的機械能是________J,落地時的機械能是________J;若以拋出點為零勢能面,物體的機械能是________J,落地時的機械能是________J.(g取10 m/s2),答案 65 65 50 50,1.對機械能的理解 (1)機械能具有瞬時性.物體在某一時刻的機械能等于那一時刻的動能和勢能之和. (2)機械能是標(biāo)量.機械能只有大小,沒有方向,但有正負(fù)(因為勢能有正負(fù)). (3)機械能具有相對性.因為勢能具有相對性(需確定零勢能面),與動能相關(guān)的速度也具有相對性,所以機械能也具有相對性.,對機械能及機械能守恒條件的理解,2.機械能守恒的條件 “只有重力或彈力做功”可能有以下三種情況: ①物體只受重力或彈力作用; ②除重力和彈力外,其他力不做功; ③除重力和彈力外,其他力做功的代數(shù)和為零.,【典例1】 下列敘述中正確的是 ( ). A.做勻速直線運動的物體的機械能一定守恒 B.做變速直線運動的物體的機械能可能守恒 C.外力對物體做功為零,物體的機械能一定守恒 D.系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功時,系統(tǒng)的機械能一定守恒,解析 系統(tǒng)機械能是否守恒可根據(jù)機械能守恒的條件來判斷.做勻速直線運動的物體所受合力為零,動能不變,但重力勢能可能改變,A錯誤;做變速直線運動的物體,若只有重力對它做功時,機械能守恒,B正確;外力對物體做功為零時,除重力之外的力有可能做功,此時機械能不一定守恒,C錯誤;系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功時,系統(tǒng)的機械能守恒,D正確. 答案 BD,機械能守恒的三種判斷方法 1.做功條件判斷法 應(yīng)用系統(tǒng)機械能守恒的條件進行判斷,分三種情況: (1)物體只受重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)作用. (2)物體同時受重力和其他力,但其他力不做功. (3)有系統(tǒng)的內(nèi)力做功,但是內(nèi)力做功的代數(shù)和為零.,2.能量轉(zhuǎn)化判斷法 若系統(tǒng)內(nèi)物體間只有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,則系統(tǒng)的機械能守恒. 3.定義判斷法 如物體沿水平方向勻速運動時,動能和勢能之和不變,機械能守恒;物體沿豎直方向或沿斜面勻速運動時,動能不變,勢能變化,機械能不守恒.,【跟蹤1】 如圖7-8-3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點擺向最低點的過程中 ( ). A.重物的機械能減少 B.系統(tǒng)的機械能不變 C.系統(tǒng)的機械能增加 D.系統(tǒng)的機械能減少,圖7-8-3,解析 重物自由擺下的過程中,彈簧拉力對重物做負(fù)功,重物的機械能減少,選項A正確;對系統(tǒng)而言,除重力、彈力外,無其他外力做功,故系統(tǒng)的機械能守恒,選項B正確. 答案 AB,1.機械能守恒定律和動能定理的比較,單個物體的機械能守恒,【典例2】 蕩秋千是一個傳統(tǒng)的比賽項目.如圖7-8-4所示,若秋千繩的長度是2.0 m,蕩到最高點A時秋千繩與豎直方向的夾角θ=60°,求蕩到最低點B時秋千的速度大?。?忽略空氣阻力和摩擦,取g=10 m/s2),圖7-8-4,解析 在運動過程中,系統(tǒng)受到重力mg和繩的拉力FT兩個力的作用,繩的拉力始終垂直于秋千的運動方向,不做功,只有重力做功,所以機械能守恒.如圖所示,選擇秋千在最低點B時所處的水平面為參考平面.秋千蕩到最高點A時為初狀態(tài),初動能Ek1=0,而此時的重力勢能Ep1=mgl(1-cos θ);,答案 4.5 m/s,應(yīng)用機械能守恒定律解題的思路,【跟蹤2】 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,【典例3】 (2012·上海)如圖7-8-5所示,可視為質(zhì)點的小球A、B用不可伸長的細(xì)軟輕線連接,跨過固定在地面上半徑為R的光滑圓柱,A的質(zhì)量為B的兩倍.當(dāng)B位于地面時,A恰與圓柱軸心等高.將A由靜止釋放,B上升的最大高度是 ( ).,多個物體的機械能守恒,圖7-8-5,審題技巧 讀、審題時應(yīng)注意以下兩點: (1)從A開始運動到A落到地面上的過程中,A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒. (2)題中所述A的質(zhì)量為B的兩倍,不要弄混淆.B上升的高度應(yīng)該是從地面開始計算.,答案 C,由多個物體組成的系統(tǒng)機械能守恒問題常有多種解法,既可以用系統(tǒng)機械能守恒進行求解,也可以針對各物體用動能定理進行求解,解題時可任選其中的一種.本類型題易錯點是誤認(rèn)為mA、mB單個物體機械能守恒.,【跟蹤3】 如圖7-8-6所示,一根很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪,輕繩兩端各系一小球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,離地面高度為h,此時輕繩剛好拉緊,從靜止開始釋放b后,a可能達到的最大高度為 ( ). A.h B.1.5h C.2h D.2.5h,圖7-8-6,答案 B,疑難突破5 機械能守恒定律與圓周運動的綜合應(yīng)用 方法指導(dǎo) 物體做圓周運動時,如果運動過程中只有重力做功,則物體的機械能守恒,根據(jù)機械能守恒定律可求出物體在圓周的最高點(或最低點)的速度.此類問題中物體的運動往往分為多個過程,綜合性比較強.,典例剖析,圖7-8-7,【審題技巧】 在讀、審題時要把握好以下幾點: (1)要分清是全過程還是某一個過程機械能守恒. (2)抓好豎直面內(nèi)圓周運動的臨界條件. (3)列好輔助方程(牛頓第二定律方程).,【我來沖關(guān)】 (2012·浙江)由光滑細(xì)管組成的軌道如圖7-8-8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,從距離水平地面高為H的管口D處靜止釋放,最后能夠從A端水平拋出落到地面上.下列說法正確的是 ( ).,圖7-8-8,答案 BC,【狀元微博】 (1)判斷質(zhì)點運動的過程中機械能是否守恒.若守恒,列守恒方程式. (2)結(jié)合圓周運動的運動規(guī)律聯(lián)立求解.,一、對機械能及其守恒條件的理解 1.下列幾種情況,系統(tǒng)的機械能守恒的是 ( ).,圖7-8-9,A.圖甲中一顆彈丸在光滑的碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運動 B.圖乙中運動員在蹦床上越跳越高 C.圖丙中小車上放一木塊,小車的左側(cè)由彈簧與墻壁相連.小車在左右振動時,木塊相對于小車無滑動(車輪與地面摩擦不計) D.圖丙中如果小車振動時,木塊相對小車有滑動,解析 可以通過以下表格對各項逐一分析: 答案 AC,2.如圖7-8-10所示,下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是 ( ).,圖7-8-10,A.甲圖中,物體A將彈簧壓縮的過程中,物體A機械能守恒 B.乙圖中,在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時,物體B機械能守恒 C.丙圖中,不計任何阻力時,A加速下落,B加速上升過程中,A、B機械能守恒 D.丁圖中,小球沿水平面做勻速圓周運動時,小球的機械能守恒,解析 甲圖中重力和彈力做功,物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,但物體A機械能不守恒,A錯.乙圖中物體B除受重力外,還受彈力、拉力、摩擦力,但除重力之外的三個力做功的代數(shù)和為零,機械能守恒,B對.丙圖中繩子張力對A做負(fù)功,對B做正功,代數(shù)和為零,A、B機械能守恒,C對.丁圖中小球的動能不變,勢能不變,機械能守恒,D對. 答案 BCD,二、機械能守恒定律的應(yīng)用 3.桌面高為h,質(zhì)量為m的小球從桌面上方高為H處自由下落.不計空氣阻力,假設(shè)桌面處于零勢能位置,則小球落到地面前瞬間的機械能為 ( ). A.mgh B.mgH C.mg(H+h) D.mg(H-h(huán)) 解析 小球下落過程中,只有重力做功,機械能守恒.因為選取桌面為參考平面,所以開始時機械能為mgH,小球落地前瞬間的機械能仍為mgH,故選B. 答案 B,4.如圖7-8-11所示,從h高處以初速度v0豎直向上拋出一個質(zhì)量為m的小球.若取拋出處小球的重力勢能為零,不計空氣阻力,則小球著地時的機械能為 ( ).,圖7-8-11,答案 C,5.圖7-8-12是滑道壓力測試的示意圖,光滑圓弧軌道與光滑斜面相切,滑道底部B處安裝一個壓力傳感器,其示數(shù)N表示該處所受壓力的大?。郴瑝K從斜面上不同高度h處由靜止下滑,通過B時,下列表述正確的有( ). A.N小于滑塊重力 B.N大于滑塊重力 C.N越大表明h越大 D.N越大表明h越小,圖7-8-12,答案 BC,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 1.請仔細(xì)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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