《2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第四節(jié) 機(jī)械能守恒定律課件 粵教版必修2.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第四節(jié) 機(jī)械能守恒定律課件 粵教版必修2.ppt(36頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第四節(jié) 機(jī)械能守恒定律,第四章 機(jī)械能和能源,內(nèi)容索引,,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí),1.機(jī)械能: 勢能、 勢能與動能統(tǒng)稱為機(jī)械能. 2.重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化 只有重力做功時(shí),若重力對物體做正功,則物體的重力勢能 ,動能 ,物體的 轉(zhuǎn)化為 ,若重力對物體做負(fù)功,則物體的重力勢能 ,動能 ,物體的 轉(zhuǎn)化為 .,一、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化,重力,彈性,減少,增加,重力勢能,動能,增加,減少,動能,重力勢能,3.彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化 只有彈簧彈力做功時(shí),若彈力對物體做正功,則彈簧的彈性
2、勢能 ,物體的動能 ,彈簧的 轉(zhuǎn)化為物體的 ;若彈力對物體做負(fù)功,則彈簧的彈性勢能 ,物體的動能 ,物體的 轉(zhuǎn)化為 .,減少,增加,彈性勢能,動能,增加,減少,動能,彈簧的彈性勢能,二、機(jī)械能守恒定律,1.內(nèi)容:在只有 或 做功的情形下, 與 可以相互轉(zhuǎn)化,而 保持不變. 2.表達(dá)式:Ek1+Ep1= ,即E1= .,重力,彈力,動能,勢能,機(jī)械能的總量,Ek2+Ep2,E2,答案,即學(xué)即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)機(jī)械能守恒時(shí),物體一定只受重力和彈力作用.( ) (2)合力為零,物體的機(jī)械能一定守恒.( ) (3)合力做功為
3、零,物體的機(jī)械能保持不變.( ) (4)只有重力做功時(shí),物體的機(jī)械能一定守恒.( ),,,,√,2.如圖1所示,桌面高為h,質(zhì)量為m的小球從離桌面高為H處自由落下,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,假設(shè)桌面處的重力勢能為零,則小球落到地面前瞬間的機(jī)械能為______.,答案,mgH,圖1,重點(diǎn)探究,如圖2所示,質(zhì)量為m的物體自由下落的過程中,下落到高度為h1的A處時(shí)速度為v1,下落到高度為h2的B處時(shí)速度為v2,不計(jì)空氣阻力,選擇地面為參考平面. (1)求物體在A、B處的機(jī)械能EA、EB;,,一、機(jī)械能守恒定律,導(dǎo)學(xué)探究,答案,圖2,(2)比較物體在A、B處的機(jī)械能的大小.,答案,下落過程中重力對
4、物體做功,重力做的功等于物體重力勢能的減少量,則 WG=mgh1-mgh2,由此可知物體在A、B兩處的機(jī)械能相等.,1.對機(jī)械能守恒條件的理解 (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(yùn)動、拋體運(yùn)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.如在光滑水平面上運(yùn)動的物體碰到一個(gè)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(jī)械能守恒.,知識深化,(3)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(jī)械能守恒. (4)除受重力或彈力外,還受其他力,但其他力
5、不做功,或其他力做功的代數(shù)和為零.如物體在沿斜面的拉力F的作用下沿斜面運(yùn)動,拉力與摩擦力的大小相等,方向相反,在此運(yùn)動過程中,其機(jī)械能守恒.,2.判斷機(jī)械能是否守恒的方法 (1)利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷):若物體動能、勢能均不變,機(jī)械能不變.若動能和勢能中,一種能變化,另一種能不變,則其機(jī)械能一定變化. (2)用做功判斷:若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈力)做功,雖受其他力,但其他力不做功,機(jī)械能守恒. (3)用能量轉(zhuǎn)化來判斷:若物體系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒.,例1 (多選)如圖3所示,下列關(guān)于 機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是 A.甲圖中
6、,物體將彈簧壓縮的過 程中,物體機(jī)械能守恒 B.乙圖中,物體在大小等于摩擦力 的拉力F作用下沿斜面下滑時(shí),物體機(jī)械能守恒 C.丙圖中,物體沿斜面勻速下滑的過程中,物體機(jī)械能守恒 D.丁圖中,斜面光滑,物體在斜面上下滑的過程中,物體機(jī)械能守恒,答案,解析,√,圖3,√,解析 弄清楚機(jī)械能守恒的條件是分析此問題的關(guān)鍵.表解如下:,針對訓(xùn)練1 (多選)如圖4所示,彈簧固定在地面上,一小球從它的正上方A處自由下落,到達(dá)B處開始與彈簧接觸,到達(dá)C處速度為0,不計(jì)空氣阻力,則在小球從B到C的過程中 A.彈簧的彈性勢能不斷增加 B.彈簧的彈性勢能不斷減少 C.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不斷減少 D.小球
7、和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能保持不變,答案,解析,√,圖4,√,解析 從B到C,小球克服彈力做功,彈簧的彈性勢能不斷增加,A正確,B錯(cuò)誤; 對小球、彈簧組成的系統(tǒng),只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,C錯(cuò)誤,D正確.,,二、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,1.機(jī)械能守恒定律常用的三種表達(dá)式 (1)從不同狀態(tài)看:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(或E1=E2) 此式表示系統(tǒng)的兩個(gè)狀態(tài)的機(jī)械能總量相等. (2)從能的轉(zhuǎn)化角度看:ΔEk=-ΔEp 此式表示系統(tǒng)動能的增加(減少)量等于勢能的減少(增加)量. (3)從能的轉(zhuǎn)移角度看:ΔEA增=ΔEB減 此式表示系統(tǒng)A部分機(jī)械能的增加量等于系統(tǒng)剩余部分,即B部分機(jī)械
8、能的減少量.,2.機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用步驟 首先對研究對象進(jìn)行正確的受力分析,判斷各個(gè)力是否做功,并分析是否符合機(jī)械能守恒的條件.若機(jī)械能守恒,則根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程,或再輔以其他方程進(jìn)行求解.,例2 如圖5所示為某游樂場的過山車的簡化模型,豎直圓形軌道的半徑為R,軌道最下端與水平地面相切.現(xiàn)有一節(jié)車廂(可視為質(zhì)點(diǎn)),質(zhì)量為m,從高處由靜止滑下,不計(jì)摩擦和空氣阻力. (1)要使車廂通過圓形軌道的最高點(diǎn),車廂 開始下滑時(shí)距地面的高度至少應(yīng)多大?,答案,圖5,解析,解析 設(shè)車廂開始下滑時(shí)距地面的高度為h,運(yùn)動到圓形軌道最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為v,要使車廂通過圓形軌道的最高點(diǎn),,車廂在下滑過程中,
9、只有重力做功,故機(jī)械能守恒,選取軌道最低點(diǎn)所在平面為零勢能參考平面,由機(jī)械能守恒定律得,(2)運(yùn)動員起跳時(shí)的動能;,答案,答案 625 J,解析 運(yùn)動員起跳時(shí)的速度為v0=5 m/s, 則運(yùn)動員起跳時(shí)的動能為,解析,(3)運(yùn)動員入水時(shí)的速度大小.,答案,答案 15 m/s,解析 運(yùn)動員從起跳到入水過程中,只有重力做功,運(yùn)動員的機(jī)械能守恒,,解析,解得v=15 m/s.,達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,1.(機(jī)械能是否守恒的判斷)關(guān)于機(jī)械能守恒,下列說法正確的是 A.做自由落體運(yùn)動的物體,機(jī)械能一定守恒 B.人乘電梯加速上升的過程,機(jī)械能守恒 C.物體必須在只受重力作用的情況下,機(jī)械能才守恒 D.合外力對
10、物體做功為零時(shí),機(jī)械能一定守恒,答案,解析,4,√,1,2,3,解析 做自由落體運(yùn)動的物體,只受重力作用,機(jī)械能守恒,A正確; 人乘電梯加速上升的過程,電梯對人的支持力做功,故人的機(jī)械能不守恒,B錯(cuò)誤; 物體只有重力做功時(shí),其他力也可存在,當(dāng)它們不做功或做功之和為0時(shí),機(jī)械能也守恒,故C錯(cuò)誤; 合外力對物體做功為零,物體的動能不變,機(jī)械能不一定守恒,D錯(cuò)誤.,4,2.(機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用)以相同大小的初速度v0將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長)上滑,如圖7所示,三種情況達(dá)到的最大高度分別為h1、h2和h3,不計(jì)空氣阻 力,則 A.h1=h2>h3 B.h1=h2<
11、h3 C.h1=h3<h2 D.h1=h3>h2,答案,解析,1,2,3,4,√,圖7,1,2,3,4,3.(機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用)如圖8所示,由距離地面h2=1 m的高度處以v0=4 m/s的速度斜向上拋出質(zhì)量為m=1 kg的物體,當(dāng)其上升的高度為h1=0.4 m時(shí)到達(dá)最高點(diǎn),最終落在水平地面上,現(xiàn)以過拋出點(diǎn)的水平面為零勢能面,取重力加速度g=10 m/s2,不計(jì)空氣阻力,則 A.物體在最大高度處的重力勢能為14 J B.物體在最大高度處的機(jī)械能為16 J C.物體在地面處的機(jī)械能為8 J D.物體在地面處的動能為8 J,√,答案,1,2,3,4,圖8,解析,解析 物體在最高點(diǎn)時(shí)具有的重力
12、勢能Ep1=mgh1=1100.4 J=4 J,A錯(cuò)誤; 物體在最高點(diǎn)時(shí)具有的機(jī)械能等于剛拋出時(shí)的動能,即8 J,B錯(cuò)誤; 物體在下落過程中,機(jī)械能守恒,任意位置的機(jī)械能都等于8 J,C正確; 物體落地時(shí)的動能Ek=E-Ep2=E-mgh2=8 J-110(-1) J=18 J,D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,4.(機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用)如圖9所示,在豎直平面內(nèi)有由 圓弧AB和 圓弧BC組成的光滑固定軌道,兩者在最低點(diǎn)B平滑連接.AB弧的半徑為R,BC弧的半徑為 .一小球在A點(diǎn)正上方與A相距處 由靜止開始自由下落,經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動(不計(jì)空氣阻力). (1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動能之比;,答案,解析,1,2,3,4,答案 5∶1,圖9,解析 設(shè)小球的質(zhì)量為m,小球在A點(diǎn)的動能為EkA,,1,2,3,4,(2)通過計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn).,答案,解析,1,2,3,4,答案 見解析,1,2,3,4,解析 若小球能沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn),則小球在C點(diǎn)所受軌道的正壓力FN應(yīng)滿足FN≥0 ④ 設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小為vC,由牛頓第二定律和向心加速度公式有,由⑥⑦式可知,小球恰好可以沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn).,