2017-2018學(xué)年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 第8節(jié) 機(jī)械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

第8節(jié)機(jī)械能守恒定律,一、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化 閱讀教材第7576頁“動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化”部分，結(jié)合圖7.81和圖7.82體會動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化。,1.重力勢能與動能：只有重力做功時，若重力對物體做正功，則物體的重力勢能_，動能_，_轉(zhuǎn)化成了動能；若重力做負(fù)功，則_轉(zhuǎn)化為_。,減少,增加,重力勢能,動能,重力勢能,2.彈性勢能與動能：只有彈簧彈力做功時，若彈力做正功，則彈簧彈性勢能_，物體的動能_，_轉(zhuǎn)化為動能。,減少,增加,彈性勢能,3.機(jī)械能： (1)定義：_、彈性勢能和_的總稱，表達(dá)式為EEkEp。 (2)機(jī)械能存在形式的改變：通過_或_做功，機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。,重力勢能,動能,重力,彈力,思維拓展 (1)如圖1所示，物體沿光滑斜面下滑，物體的重力勢能如何變化，動能如何變化？當(dāng)物體以某一初速度沿著光滑斜面上滑時，物體的重力勢能如何變化，動能如何變化？,圖1,(2)如圖2所示，在光滑水平面上，被壓縮的彈簧恢復(fù)原來形狀的過程，彈性勢能如何變化？彈出的物體的動能如何變化？當(dāng)物體以某一初速度壓縮彈簧時，彈性勢能如何變化，物體的動能如何變化？,圖2,答案(1)下滑時，物體的高度降低了，重力勢能減少。物體的速度增大了，即物體的動能增加；上滑時，物體的重力勢能增加，動能減少。 (2)被壓縮的彈簧恢復(fù)原來形狀時，彈性勢能減少，被彈出的物體的動能增加；當(dāng)物體壓縮彈簧時，彈性勢能增加，物體的動能減少。,二、機(jī)械能守恒定律 閱讀教材第7677頁“機(jī)械能守恒定律”部分，知道機(jī)械能守恒定律，初步了解機(jī)械能守恒的條件。,1.推導(dǎo) 如圖3所示，物體沿光滑斜面從A滑到B。,圖3,(1)由動能定理：WG_。 (2)由重力做功與重力勢能的關(guān)系： WG_。由以上兩式可得Ek2Ek1Ep1Ep2，即Ek2Ep2Ek1Ep1。 結(jié)論：在只有_做功時，小球的機(jī)械能_。,Ek2Ek1,Ep1Ep2,重力,保持不變,2.內(nèi)容：在只有_或_做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能_。 3.表達(dá)式：Ek2Ep2_，即E2_。,重力,彈力,保持不變,Ek1Ep1,E1,思考判斷 (1)通過重力做功，可以實現(xiàn)動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。( ) (2)物體的機(jī)械能一定是正值。( ) (3)合力為零，物體的機(jī)械能一定守恒。( ) (4)合力做功為零，物體的機(jī)械能一定守恒。( ) (5)人乘電梯勻速上升的過程，機(jī)械能守恒。( ),要點歸納,機(jī)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(jī)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(jī)械能守恒，具體表現(xiàn)為：,精典示例,例1 (2017吉林高一檢測)下列實例中的運(yùn)動物體，機(jī)械能守恒的是(均不計空氣阻力)() A.被起重機(jī)吊起的貨物正在加速上升 B.物體水平拋出去 C.物體沿粗糙斜面勻速下滑 D.一個輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一重物，重物沿豎直方向做上下振動,思路探究 (1)機(jī)械能守恒的條件是：系統(tǒng)內(nèi)只有_或_做功。 (2)做勻速直線運(yùn)動的物體的機(jī)械能是一定守恒，還是一定不守恒？ 提示(1)重力彈力 (2)做勻速直線運(yùn)動的物體的動能不變，若勢能不變，則機(jī)械能守恒；若勢能變化，則機(jī)械能不守恒。,解析起重機(jī)吊起貨物做勻加速上升運(yùn)動，起重機(jī)對物體做正功，機(jī)械能增加，故A錯誤；平拋運(yùn)動只有重力做功，機(jī)械能守恒，故B正確；沿著粗糙斜面(斜面固定不動)勻速下滑的物體，摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少，故不守恒，故C錯誤；輕質(zhì)彈簧上端懸掛，重物系在彈簧的下端做上下振動過程中只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但物體機(jī)械能不守恒，故D錯誤。 答案B,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，不計空氣阻力，則在小球從B到C的過程中(),圖4,A.彈簧的彈性勢能不斷增大 B.彈簧的彈性勢能不斷減小 C.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不斷減小 D.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能保持不變,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錯誤，D正確。,答案AD,要點歸納,機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,1.機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式,2.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟,精典示例,例2 如圖5所示，質(zhì)量m2 kg的小球用長L1.05 m的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛在距水平地面高H6.05 m 的O點?，F(xiàn)將細(xì)繩拉直至水平狀態(tài)，自A點無初速度釋放小球，運(yùn)動至懸點O的正下方B點時細(xì)繩恰好斷裂，接著小球做平拋運(yùn)動，落至水平地面上C點。不計空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2。求：,圖5,(1)細(xì)繩能承受的最大拉力； (2)細(xì)繩斷裂后小球在空中運(yùn)動所用的時間； (3)小球落地瞬間速度的大小。,答案(1)60 N(2)1 s(3)11 m/s,針對訓(xùn)練2 如圖6所示，質(zhì)量為m的物體，以某一初速度從A點向下沿光滑的軌道運(yùn)動，不計空氣阻力，若物體通過軌道最低點B時的速度為 ，求：,圖6,(1)物體在A點時的速度大??； (2)物體離開C點后還能上升多高。,要點歸納,多個物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題,多個物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題的解題思路 (1)首先分析多個物體組成的系統(tǒng)所受的外力是否只有重力或彈力做功，內(nèi)力是否造成了機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化，從而判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。 (2)若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則機(jī)械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，E1E2，一個物體機(jī)械能增加，則一定有另一個物體機(jī)械能減少。,精典示例,例3 如圖7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(),圖7,答案C,針對訓(xùn)練3 如圖8所示，輕繩連接A、B兩物體，A物體懸在空中距地面H高處，B物體放在水平面上。若A物體質(zhì)量是B物體質(zhì)量的2倍，不計一切摩擦。由靜止釋放A物體，以地面為零勢能參考面。當(dāng)A的動能與其重力勢能相等時，A距地面的高度是(),圖8,答案 B,1.(機(jī)械能守恒的判斷)(多選)圖9各圖中機(jī)械能守恒的是(),圖9,A.甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，A機(jī)械能守恒 B.乙圖中，在大小等于摩擦力的拉力下沿斜面下滑時，物體B機(jī)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(jī)械能守恒 D.丁圖中，小球沿水平面做勻速圓周運(yùn)動時，小球的機(jī)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(jī)械能守恒，但物體A機(jī)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代數(shù)和為零，機(jī)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(jī)械能守恒，C對；丁圖中動能不變，勢能不變，機(jī)械能守恒，D對。 答案BCD,2.(重力勢能和動能的轉(zhuǎn)化)(2017南陽高一檢)(多選)兩個質(zhì)量不同的小鐵塊A和B，分別從高度相同的都是光滑的斜面和圓弧面的頂點滑向底部，如圖10所示。如果它們的初速度都為0，則下列說法正確的是(),圖10,A.下滑過程中重力所做的功相等 B.它們到達(dá)底部時動能相等 C.它們到達(dá)底部時速率相等 D.它們在最高點時的機(jī)械能和它們到達(dá)最低點時的機(jī)械能大小各自相等,答案CD,3.(重力勢能、彈性勢能和動能的轉(zhuǎn)化)(2017泉州高一檢測)(多選)如圖11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B的過程中，下列說法正確的是(),圖11,A.重物的機(jī)械能守恒 B.重物的機(jī)械能減少 C.重物的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變 D.重物與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,解析重物由A點下擺到B點的過程中，彈簧被拉長，彈簧的彈力對重物做了負(fù)功，所以重物的機(jī)械能減少，故A錯誤，B正確；此過程中，由于只有重力和彈簧的彈力做功，所以重物與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即重物減少的重力勢能等于重物獲得的動能與彈簧的彈性勢能之和，故C錯誤，D正確。 答案BD,4.(物體機(jī)械能守恒的判斷)(多選)如圖12所示，在兩個質(zhì)量分別為m和2m的小球a和b之間，用一根長為L的輕桿連接(桿的質(zhì)量不計)，兩小球可繞穿過桿中心O的水平軸無摩擦地轉(zhuǎn)動。現(xiàn)讓輕桿處于水平位置，然后無初速度釋放，重球b向下，輕球a向上，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，在桿轉(zhuǎn)至豎直的過程中(),圖12,A.b球的重力勢能減少，動能增加 B.a球的重力勢能增加，動能增加 C.a球和b球的總機(jī)械能守恒 D.a球和b球的總機(jī)械能不守恒,解析a、b兩球組成的系統(tǒng)中，只存在動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，選項C正確，D錯誤；其中a球的動能和重力勢能均增加，機(jī)械能增加，輕桿對a球做正功；b球的重力勢能減少，動能增加，總的機(jī)械能減少，輕桿對b球做負(fù)功，選項A、B正確。 答案ABC,5.(機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用)在某娛樂節(jié)目中，選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺上，小明和小陽觀看后對此進(jìn)行了討論。如圖13所示，他們將選手簡化為質(zhì)量m60 kg的質(zhì)點，選手抓住繩由靜止開始擺動，此時繩與豎直方向夾角53，繩的懸掛點O距水面的高度為H3 m。不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量，浮臺露出水面的高度不計，水足夠深。取重力加速度g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6。求選手?jǐn)[到最低點時對繩拉力的大小F。,圖13,答案1 080 N,