高中物理第七章机械能守恒定律8机械能守恒定律市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptx

,8,机械能守恒定律,第七章,机械能守恒定律,第1页,学习,目标,1.知道什么是机械能，知道物体动能和势能能够相互转化.,2.能够依据动能定理、重力做功与重力势能改变间关系，推导出机械能守恒定律.,3.会依据机械能守恒条件判断机械能是否守恒，能利用机械能守恒定律处理相关问题.,考试,要求,学考,选考,d,d,第2页,内容索引,自主预习,预习新知 扎实基础,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,第3页,自主预习,第4页,一、动能与势能相互转化,1.,重力势能与动能转化,只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体重力势能,，动能,_,，物体,转化为,，若重力对物体做负功，则物体重力势能,，动能,，物体,转化为,.,降低,增加,重力势能,动能,增加,降低,动能,重力势能,第5页,2.,弹性势能与动能转化,只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧弹性势能,，物体动能,，弹簧,转化为物体,；若弹力对物体做负功，则弹簧弹性势能,，物体动能,，物体,转化为,_.,3.,机械能：,、,与动能统称为机械能,.,降低,增加,弹性势能,动能,增加,降低,弹簧弹性势能,动能,重力势能,弹性势能,第6页,二、机械能守恒定律,1.,内容：在只有,或,做功物体系统内，,与,能够相互转化，而,保持不变,.,2.,表示式：,E,k2,E,p2,，即,E,2,.,重力,弹力,动能,势能,总机械能,E,k1,E,p1,E,1,第7页,答案,即学即用,1.,判断以下说法正误,.,(1),机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用,.(,),(2),协力为零，物体机械能一定守恒,.(,),(3),协力做功为零，物体机械能保持不变,.(,),(4),只有重力做功时，物体机械能一定守恒,.(,),第8页,答案,2.,如图,1,所表示，桌面高为,h,，质量为,m,小球从离桌面高为,H,处自由落下，不计空气阻力，设桌面处重力势能为零，则小球落到地面前瞬间机械能为,_.,图,1,mgH,第9页,重点探究,第10页,一、机械能守恒定律,如图所表示，质量为,m,物体自由下落过程中，经过高度为,h,1,A,处时速度为,v,1,，下落到高度为,h,2,B,处时速度为,v,2,，不计空气阻力，选择地面为参考平面，,(1),求物体在,A,、,B,处机械能,E,A,、,E,B,；,导学探究,答案,第11页,(2),比较物体在,A,、,B,处机械能大小,.,下落过程中重力对物体做功，重力做功等于物体重力势能降低，则,W,G,mgh,1,mgh,2,由此可知物体在,A,、,B,两处机械能相等,答案,第12页,1.,对机械能守恒条件了解,(1),物体只受重力，只发生动能和重力势能相互转化，如自由落体运动、抛体运动等,.,(2),只有弹力做功，只发生动能和弹性势能相互转化，如在光滑水平面上运动物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用过程中，对物体和弹簧组成系统来说，机械能守恒,.,知识深化,第13页,(3),重力和弹力都做功，发生动能、弹性势能、重力势能相互转化，如自由下落物体落到竖直弹簧上和弹簧相互作用过程中，对物体和弹簧组成系统来说，机械能守恒,.,(4),除受重力或弹力外，还受其它力，但其它力不做功，或其它力做功代数和为零,.,如物体在沿斜面拉力,F,作用下沿斜面运动，拉力与摩擦力大小相等，方向相反，在此运动过程中，其机械能守恒,.,第14页,2.,判断机械能是否守恒方法,(1),利用机械能定义判断,(,直接判断,),：若物体动能、势能均不变，机械能不变；若一个物体动能和势能中一个改变，另一个不变，则其机械能一定改变,.,(2),用做功判断：若物体或系统只有重力,(,或弹力,),做功，虽受其它力，但其它力不做功,(,或其它力做功代数和为零,),，机械能守恒,.,(3),用能量转化来判断：若物体系统中只有动能和势能相互转化而无机械能与其它形式能转化，则物体系统机械能守恒,.,第15页,例,1,(,嘉兴市第一中学第二学期期中考试,),如图,2,所表示，依据机械能守恒条件，以下说法正确是,图,2,第16页,A.,甲图中，火箭升空过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机,械能不守恒,B.,乙图中物体沿着斜面匀速向上运动，机械能守恒,C.,丙图中小球做匀速圆周运动，机械能守恒,D.,丁图中，轻弹簧将,A,、,B,两小车弹开，两小车组成系统,(,不包含弹簧,),机械能守恒,答案,解析,第17页,解析,题图甲中，不论火箭是匀速还是加速升空，因为推力对火箭做功，火箭机械能增加，故,A,错误；,物体匀速运动，动能不变，重力势能增加，则机械能增加，故,B,错误；,小球在做圆锥摆过程中，细线拉力不做功，机械能守恒，故,C,正确；,轻弹簧将,A,、,B,两小车弹开，弹簧弹力对两小车做功，则两小车组成系统机械能不守恒，但对两小车和弹簧组成系统机械能守恒，故,D,错误,.,第18页,针对训练,1,(,杭西高高一,4,月测试,),如图,3,所表示，小球从高处下落到竖直放置轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短过程中,(,弹簧一直保持竖直，空气阻力不计,),，以下说法中正确是,A.,小球重力势能增加,B.,小球动能先减小后增大,C.,小球机械能保持不变,D.,小球和弹簧组成系统机械能保持不变,答案,解析,图,3,第19页,解析,小球下落，重力势能减小，,A,项错误；,小球接触弹簧后先做加速运动再做减速运动，动能先增大后减小，,B,项错误；,小球和弹簧组成系统机械能保持不变，弹簧弹性势能增加，则小球机械能减小，,C,项错误，,D,项正确,.,第20页,二、机械能守恒定律应用,1.,机械能守恒定律惯用三种表示式,(1),从不一样状态看：,E,k1,E,p1,E,k2,E,p2,(,或,E,1,E,2,),此式表示系统两个状态机械能总量相等,.,(2),从能转化角度看：,E,k,E,p,此式表示系统动能增加,(,降低,),量等于势能降低,(,增加,),量,.,(3),从能转移角度看：,E,A,增,E,B,减,此式表示系统,A,部分机械能增加量等于系统剩下部分，即,B,部分机械能降低许,.,第21页,2.,机械能守恒定律应用步骤,首先对研究对象进行正确受力分析，判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒条件,.,若机械能守恒，则依据机械能守恒定律列出方程，或再辅以其它方程进行求解,.,第22页,答案,例,2,(,余姚市高一第二学期期中考试,),如图,4,所表示，曲面、水平面与半径为,R,竖直半圆组成光滑轨道，一个质量为,m,小球从高度为,4,R,A,点由静止释放，经过半圆最高点,D,后做平抛运动落在水平面,E,点，重力加速度为,g,，求：,(1),小球在,D,点时速度大小,v,D,；,解析,图,4,解析,由,A,D,，由机械能守恒定律有,第23页,答案,(2),小球落地点,E,离半圆轨道最低点,B,距离,x,；,解析,图,4,答案,4,R,第24页,答案,解析,图,4,(3),小球经过半圆轨道,C,点,(,C,点与圆心,O,在同一水平面,),时对轨道压力大小,.,答案,6,mg,解析,由,A,C,，由机械能守恒定律有,在,C,点由牛顿第二定律有,由牛顿第三定律得：,F,N,6,mg,.,第25页,针对训练,2,(,嘉兴市第一中学第二学期期中考试,),如图,5,所表示，悬崖上有一质量,m,50 kg,石块，距离地面高度,h,20 m,，因为长久风化作用从悬崖上由静止落到地面,.,若下落时不计空气阻力且石块质量不变，以地面为零势能面，求石块：,(,g,取,10 m/s,2,),图,5,(1),未下落时在悬崖上重力势能；,答案,1,10,4,J,解析,以地面为零势能面，石块未下落时在悬崖上重力势能为：,E,p,mgh,50,10,20 J,1,10,4,J.,答案,解析,第26页,(2),落到地面时速度大小；,答案,20 m/s,答案,解析,代入数据得：,v,20 m/s,(3),落到地面时机械能大小,.,答案,1,10,4,J,解析,因为在下落过程中只有重力做功，机械能守恒，所以落到地面时机械能大小为,1,10,4,J.,第27页,达标检测,第28页,1.,(,机械能是否守恒判断,),(,杭西高高一,4,月测试,),图,6,所表示是一个摩天轮，现有一游客随摩天轮一起做匀速圆周运动，则,A.,游客机械能守恒,B.,重力对游客一直做负功,C.,游客动能保持不变,D.,游客重力势能保持不变,答案,1,2,3,4,5,图,6,第29页,2.,(,机械能是否守恒判断,),以下物体中，机械能守恒是,A.,匀速下坡自行车,B.,被匀速吊起集装箱,C.,光滑曲面上自由运动物体,D.,物体以,g,加速度竖直向上做匀减速运动,答案,1,2,3,4,5,第30页,A.,物体在最大高度处重力势能为,14 J,B.,物体在最大高度处机械能为,16 J,C.,物体在地面处机械能为,8 J,D.,物体在地面处动能为,8 J,3.,(,机械能守恒定律应用,),如图,7,所表示，由距离地面,h,2,1 m,高度处以,v,0,4 m,/s,速度斜向上抛出质量为,m,1 kg,物体，当其上升高度为,h,1,0.4 m,时抵达最高点，最终落在水平地面上，现以过抛出点水平面为零势能面，取重力加速度,g,10 m,/,s,2,，不计空气阻力，则,答案,解析,1,2,3,4,5,图,7,第31页,解析,物体在最高点时含有重力势能,E,p1,mgh,1,1,10,0.4 J,4 J,，,A,错误；,物体在上升过程中，机械能守恒，故在最高点时含有机械能等于刚抛出时动能，即,8 J,，,B,错误；,物体在下落过程中，机械能守恒，任意位置机械能都等于,8 J,，,C,正确；,物体落地时动能,E,k,E,E,p2,E,mgh,2,8 J,1,10,(,1)J,18 J,，,D,错误,.,1,2,3,4,5,第32页,4.,(,机械能守恒定律应用,),(,嘉兴市第一,中学第二学期期中考试,),如图,8,所表示为马戏团,猴子演出杂技示意图,.,平台上质量为,5 kg,猴子,(,可视为质点,),从平台边缘,A,点抓住长,l,0.8 m,水,平绳末端，由静止开始绕绳另一个固定端,O,点做圆周运动，运动至,O,点正下方,B,点时松开,绳子，之后做平抛运动,.,在,B,点右侧平地上固定一个倾角为,37,斜面滑梯,CD,，猴子做平抛运动至斜面最高点,C,时速度方向恰好沿斜面方向,.,已知,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，求：,(,g,取,10 m/s,2,),1,2,3,4,5,图,8,第33页,(1),猴子刚运动到,B,点时速度大小；,答案,解析,1,2,3,4,5,图,8,答案,4 m/s,解析,设猴子在,B,点速度为,v,，由,A,到,B,过程中，由机械能守恒定律得,mgl,m,v,2,代入数据得：,v,4 m/s,第34页,答案,解析,1,2,3,4,5,图,8,(2),猴子刚运动到,B,点且绳子还未脱手时，其对绳子拉力；,答案,150 N,，方向竖直向下,解析,设在,B,点时猴子所受拉力为,F,，由牛顿第二定律得：,F,mg,m,联立解得：,F,150 N,由牛顿第三定律得：猴子拉绳力等于绳拉猴子力，大小等于,150 N,，方向竖直向下,.,第35页,答案,解析,1,2,3,4,5,图,8,(3),猴子从,B,点运动到,C,点时间以及,BC,两点间水平距离,.,答案,0.3 s,1.2 m,解析,据题得：猴子抵达,C,点时竖直分速度,v,y,v,tan 37,3 m/s,BC,间水平距离,x,v,t,1.2 m.,第36页,5.,(,机械能守恒定律应用,),如图,9,所表示，在竖直平面内有由,圆弧,AB,和,圆弧,BC,组成光滑固定轨道，二者在最低点,B,平滑连接,.,AB,弧半径为,R,，,BC,弧半径为,.,一小球在,A,点正上方与,A,相距,处由静止开始自由下落，经,A,点沿圆弧轨道运动,(,不计空气阻力,).,答案,解析,1,2,3,4,5,图,9,(1),求小球在,B,、,A,两点动能之比；,答案,5,1,第37页,解析,设小球质量为,m,，小球在,A,点动能为,E,k,A,，由机械能守恒定律得,E,k,A,mg,1,2,3,4,5,第38页,(2),经过计算判断小球能否沿轨道运动到,C,点,.,答案,解析,1,2,3,4,5,图,9,答案,见解析,解析,若小球能沿轨道运动到,C,点，则小球在,C,点所受轨道正压力,F,N,应满足,F,N,0,设小球在,C,点速度大小为,v,C,，由牛顿第二定律和向心加速度公式有,F,N,mg,m,由,式可知，小球恰好能够沿轨道运动到,C,点,.,第39页,