高中創(chuàng)設(shè)計物理粵教版必修2課件：第4章-5-機械能守恒定律

[目標(biāo)定位]

1.知道什么是機械能，理解物體動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化.2.理解機械能守恒定律的內(nèi)容和守恒條件.3.能用機械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題．5機械能守恒定律1．動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化

(1)動能與重力勢能間的轉(zhuǎn)化：只有重力做功時，若重力做正功，則__________轉(zhuǎn)化為_______；若重力做負功，則_______轉(zhuǎn)化為__________．

(2)動能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化：只有彈力做功時，若彈力做正功，則__________轉(zhuǎn)化為_______；若彈力做負功，則_______轉(zhuǎn)化為__________．一、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化機械能守恒定律重力勢能

動能

動能

重力勢能

彈性勢能

動能

動能

彈性勢能

2．機械能

(1)定義：_______和_______

(包括重力勢能和彈性勢能)的統(tǒng)稱，表達式為E＝Ek＋Ep．

(2)機械能是狀態(tài)量，是____量，沒有方向但有正負之分．3．機械能守恒定律

(1)內(nèi)容：在只有______做功的情形下，物體的動能與重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而機械能的總量__________．

(2)守恒定律表達式

Ek2＋Ep2＝____________，即E2＝_______．動能

勢能

標(biāo)

重力

保持不變

Ek1＋Ep1

E1

4．機械能守恒條件的理解

(1)從能量特點看，系統(tǒng)內(nèi)部只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量(如內(nèi)能)之間轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)機械能守恒．

(2)從做功角度來看，只有重力做功或系統(tǒng)彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒，具體表現(xiàn)為：

①物體只受重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力作用；

②除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力外，其他力不做功；

③除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力外，其他力做功的代數(shù)和為零．【深度思考】

合力為零或合力做功為零時，物體的機械能一定守恒嗎？

答案不一定．合力為零或合力做功為零，并不能說明是否只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功．如物體沿斜面勻速下滑時，合力或合力做功均為零，而物體的動能不變，勢能減小，故物體機械能減?。纠?】不計空氣阻力，下列說法中正確的是(

) A．用繩子拉著物體勻速上升，只有重力和繩子的拉力對物體做功，機械能守恒

B．做豎直上拋運動的物體，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做勻加速直線運動，機械能守恒

答案

BC

解析選項A中，有繩的拉力對物體做功，所以機械能不守恒，選項A錯誤；選項B中，豎直上拋的物體，只受重力作用，機械能守恒，選項B錯誤；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C正確；選項D分析同選項A，因此也是錯誤的．1、所有高尚教育的課程表里都不能沒有各種形式的跳舞：用腳跳舞，用思想跳舞，用言語跳舞，不用說，還需用筆跳舞。2、一切真理要由學(xué)生自己獲得，或由他們重新發(fā)現(xiàn)，至少由他們重建。3、教育始于母親膝下，孩童耳聽一言一語，均影響其性格的形成。4、好的教師是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)真理，而不只是傳授知識。5、數(shù)學(xué)教學(xué)要“淡化形式，注重實質(zhì).6、“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵、喚醒、鼓舞”。七月232023/7/182023/7/182023/7/187/18/20237、不能把小孩子的精神世界變成單純學(xué)習(xí)知識。如果我們力求使兒童的全部精神力量都專注到功課上去，他的生活就會變得不堪忍受。他不僅應(yīng)該是一個學(xué)生，而且首先應(yīng)該是一個有多方面興趣、要求和愿望的人。2023/7/182023/7/1818July20238、教育技巧的全部訣竅就在于抓住兒童的這種上進心，這種道德上的自勉。要是兒童自己不求上進，不知自勉，任何教育者就都不能在他的身上培養(yǎng)出好的品質(zhì)。可是只有在集體和教師首先看到兒童優(yōu)點的那些地方，兒童才會產(chǎn)生上進心。2023/7/182023/7/182023/7/182023/7/18

機械能守恒的判斷方法：(1)做功條件分析：只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，其他力不做功．(2)能量轉(zhuǎn)化分析法：系統(tǒng)內(nèi)只有動能、重力勢能及彈性勢能間相互轉(zhuǎn)化，即系統(tǒng)內(nèi)只有物體間的機械能相互轉(zhuǎn)移，則機械能守恒．(3)定義判斷法，如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．

針對訓(xùn)練1

(多選)如圖1所示，下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是(

)圖1

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，物塊B沿粗糙斜面下滑時機械能守恒

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系統(tǒng)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

答案

CD

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；乙圖中除重力做功之外，還有摩擦阻力做功，機械能不守恒，B錯；丙圖中繩子張力對A做負功，對B做正功，代數(shù)和為零，A、B系統(tǒng)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．1．機械能守恒定律的不同表達式二、機械能守恒定律的應(yīng)用

表達式物理意義從不同狀態(tài)看Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末初狀態(tài)的機械能等于__________的機械能從轉(zhuǎn)化角度看Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp過程中動能的增加量等于勢能的_______從轉(zhuǎn)移角度看EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB系統(tǒng)只有A、B兩物體時，A增加的機械能等于__________的機械能末狀態(tài)

減少量

B減少

2．應(yīng)用機械能守恒定律的解題步驟

(1)選取研究對象(物體或系統(tǒng))．

(2)明確研究對象的運動過程，分析研究對象在運動過程中的受力情況，弄清各力的做功情況，判斷機械能是否守恒．

(3)選取恰當(dāng)?shù)膮⒖计矫妫_定研究對象在初、末狀態(tài)的機械能．

(4)選取機械能守恒的某種表達式，列方程求解．【例2】某游樂場過山車模型簡化為如圖2所示，光滑的過山車軌道位于豎直平面內(nèi)，該軌道由一段斜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，可視為質(zhì)點的過山車從斜軌道上某處由靜止開始下滑，然后沿圓形軌道運動．圖2

(1)若要求過山車能通過圓形軌道最高點，則過山車初始位置相對于圓形軌道底部的高度至少要多少？

(2)考慮到游客的安全，要求全過程游客受到的支持力不超過自身重力的7倍，過山車初始位置相對于圓形軌道底部的高度h不得超過多少？

答案

(1)2.5R

(2)3R針對訓(xùn)練2如圖3所示，質(zhì)量m＝2kg的小球用長L＝1.05m的輕質(zhì)細繩懸掛在距水平地面高H＝6.05m的O點．現(xiàn)將細繩拉直至水平狀態(tài)，自A點無初速度釋放小球，運動至懸點O的正下方B點時細繩恰好斷裂，接著小球做平拋運動，落至水平地面上C點．不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2.求：圖3

(1)細繩能承受的最大拉力的大小；

(2)細繩斷裂后小球在空中運動所用的時間；

(3)小球落地瞬間速度的大?。?/p>

答案

(1)60N

(2)1s

(3)11m/s

【例3】如圖4所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接