7.8 機(jī)械能守恒定律課件(人教版必修2)
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第八節(jié) 機(jī)械能守恒定律,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo):1.能夠分析動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化問題. 2.能夠推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律. 3.會(huì)根據(jù)機(jī)械能守恒的條件判斷機(jī)械能是否守恒. 4.能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題,并領(lǐng)會(huì)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問題的優(yōu)越性. 重點(diǎn)難點(diǎn):1.對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解. 2.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析、解決實(shí)際問題.,,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第八節(jié),,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 1.動(dòng)能與重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化 只有重力做功時(shí),若重力做正功,則________轉(zhuǎn)化為____,若重力做負(fù)功,則____轉(zhuǎn)化為________,轉(zhuǎn)化過程中,動(dòng)能與重力勢(shì)能之和________.,重力勢(shì)能,動(dòng)能,動(dòng)能,重力勢(shì)能,保持不變,2.動(dòng)能與彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化 被壓縮的彈簧把物體彈出去,射箭時(shí)繃緊的弦把箭彈出去,這些過程都是彈力做___功,________轉(zhuǎn)化為____. 3.機(jī)械能 ________、________和____統(tǒng)稱為機(jī)械能,在重力或彈力做功時(shí),不同形式的機(jī)械能可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化.,正,彈性勢(shì)能,動(dòng)能,重力勢(shì)能,彈性勢(shì)能,動(dòng)能,二、機(jī)械能守恒定律 1.內(nèi)容 在只有____或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能________. 2.表達(dá)式 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E1=E2,重力,保持不變,3.機(jī)械能守恒的條件 除重力和彈力以外,其他力______. 注意:機(jī)械能守恒是指在一個(gè)過程中的每一個(gè)時(shí)刻機(jī)械能都相等,如果僅指出初末位置的機(jī)械能相等,不能準(zhǔn)確判斷出整個(gè)過程中機(jī)械能是否守恒.,不做功,核心要點(diǎn)突破,一、對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解 物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功(其他力不做功),機(jī)械能守恒.對(duì)于該條件可具體理解如下: 1.系統(tǒng)不受外力. 2.系統(tǒng)受外力,但所有外力均不做功. 3.系統(tǒng)受外力,而且外力做功,但外力做功的代數(shù)和為零.,特別提醒:(1)機(jī)械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零,更不是合外力為零;判斷機(jī)械能是否守恒時(shí),要根據(jù)不同情景恰當(dāng)?shù)剡x取判斷方法. (2)如果除物體的重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功之外,還有其他力做功,若其他力所做的總功為零,此種情況下不能說物體的機(jī)械能守恒,只能說其機(jī)械能不變.,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破,小試牛刀) 1.如圖7-8-1所示裝置中,木塊與水平桌面間的接觸面是光滑的,子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi),將彈簧壓縮到最短,則從子彈開始射木塊到彈簧壓縮至最短的整個(gè)過程中( ) 圖7-8-1,A.子彈與木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B.子彈與木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 C.子彈、木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D.子彈、木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 解析:選BD.從子彈射木塊到木塊壓縮至最短的整個(gè)過程中,由于存在機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化,所以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能不守恒.對(duì)子彈和木塊,除摩擦生熱外,還要克服彈簧彈力做功,故機(jī)械能也不守恒.,二、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 1.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí),相互作用的物體間的力可以是變力,也可以是恒力,只要符合守恒條件,機(jī)械能就守恒. 2.機(jī)械能守恒定律只涉及物體系的初、末狀態(tài)的物理量,而不須分析中間過程的復(fù)雜變化,使處理問題得到簡(jiǎn)化.,3.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟 (1)根據(jù)題意選取研究對(duì)象(物體或系統(tǒng)). (2)明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程,分析研究對(duì)象在過程中的受力情況,弄清各力做功的情況,判斷機(jī)械能是否守恒. (3)恰當(dāng)?shù)剡x取零勢(shì)能面,確定研究對(duì)象在過程中的始態(tài)和末態(tài)的機(jī)械能. (4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式列方程,并求解結(jié)果.,4.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律列方程的兩條基本思路 (1)守恒觀點(diǎn) 始態(tài)機(jī)械能等于終態(tài)機(jī)械能,即:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2. (2)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移觀點(diǎn) ①動(dòng)能(或勢(shì)能)的減少量等于勢(shì)能(或動(dòng)能)的增加量,即:Ek1-Ek2=Ep2-Ep1. ②一個(gè)物體機(jī)械能的減少(或增加)量等于其他物體機(jī)械能的增加(或減少)量,即:EA1-EA2=EB2-EB1.,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破,小試牛刀) 2.(2011年杭州高一檢測(cè))如圖7-8-2所示,豎直輕彈簧下端固定在水平地面上,質(zhì)量為m的小球,從輕彈簧的正上方某一高處自由落下,并將彈簧壓縮,直到小球的速度變?yōu)榱悖畬?duì)于小球、輕彈簧和地球組成的系統(tǒng),在小球開始與彈簧接觸時(shí)起到小球速度變?yōu)榱愕倪^程中,有( ) 圖7-8-2,A.小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越小,小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越大 B.小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越小,小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越小 C.小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越大,小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越大 D.小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越大,小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越小,解析:選A.在小球開始與彈簧接觸到小球速度變?yōu)榱愕倪^程中,只有重力和彈力做功,小球和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,即動(dòng)能、彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能的總和不變,由于彈力一直做負(fù)功,彈性勢(shì)能不斷增大,故小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和越來(lái)越?。煌?,由于重力一直做正功,重力勢(shì)能不斷減小,故小球的動(dòng)能和彈性勢(shì)能的總和越來(lái)越大.,課堂互動(dòng)講練,(2011年長(zhǎng)沙高一檢測(cè))下列運(yùn)動(dòng)中能滿足機(jī)械能守恒的是( ),A.手榴彈從手中拋出后的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力) B.子彈射穿木塊 C.細(xì)繩一端固定,另一端拴著一個(gè)小球,使小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D.吊車將貨物勻速吊起 E.物體沿光滑圓弧面從下向上滑動(dòng) F.降落傘在空中勻速下降,【精講精析】 對(duì)于A,手榴彈從手中拋出后,在不計(jì)空氣阻力的情況下,只受重力的作用,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功,沒有其他力做功,機(jī)械能守恒,A正確.對(duì)于B,子彈穿過木塊的過程,子彈受到木塊施加的摩擦力的作用,摩擦力對(duì)子彈做負(fù)功,子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能不守恒,B不正確.,對(duì)于C,小球在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng),受到重力、水平面對(duì)小球的支持力,還有細(xì)繩對(duì)小球的拉力,這些力皆與小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直,不做功,所以小球在運(yùn)動(dòng)過程中無(wú)能量轉(zhuǎn)化,保持原有的動(dòng)能不變,即機(jī)械能守恒,C正確.對(duì)于D,吊車將貨物勻速吊起的過程中,貨物受到與其重力大小相等、方向相反的拉力作用,上升過程中除重力做功外還有拉力對(duì)物體做正功,貨物的機(jī)械能增加,故D所指運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能不守恒.,對(duì)于E,物體沿光滑圓弧面向上運(yùn)動(dòng)時(shí),除重力做功外,弧面對(duì)物體的彈力不做功,故E所指運(yùn)動(dòng)中滿足機(jī)械能守恒的條件.對(duì)于F,降落傘在空中勻速下降,除受重力外,還受到與重力大小相等、方向相反的空氣阻力的作用,空氣阻力對(duì)降落傘做負(fù)功,故它的機(jī)械能減少,不守恒.故選A、C、E. 【答案】 ACE,【方法總結(jié)】 判斷機(jī)械能是否守恒的兩種常用方法:一是根據(jù)做功分析,在對(duì)物體受力分析的基礎(chǔ)上分析哪些力做功,哪些力不做功,如果只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,則機(jī)械能守恒;二是根據(jù)能量轉(zhuǎn)化分析,如果在變化過程中既沒有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,也沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.,變式訓(xùn)練1 關(guān)于機(jī)械能是否守恒的敘述,正確的是( ) A.做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒 B.做變速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒 C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒 D.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒,解析:選BD.判斷物體機(jī)械能是否守恒,依據(jù)是重力或彈力以外的力是否做了功,不管是物體做勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng),也不管物體是做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng),只要重力或彈力以外的力不做功,機(jī)械能就一定守恒,B、D正確;豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能不一定守恒,C錯(cuò);豎直方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng),除重力做功外還有其他力做功,機(jī)械能不守恒,A錯(cuò).,(2011年邵陽(yáng)高一檢測(cè))如圖7-8-3所示,位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道,由一段斜的直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. 圖7-8-3,一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上的某處由靜止開始下滑,然后沿圓形軌道運(yùn)動(dòng).要求物塊能通過圓形軌道最高點(diǎn),且在該最高點(diǎn)與軌道間的壓力不能超過5mg(g為重力加速度).求物塊初始位置相對(duì)于圓形軌道底部的高度h的取值范圍.,【思路點(diǎn)撥】 解答本題應(yīng)把握三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn): (1)明確物塊下滑過程中機(jī)械能守恒. (2)h的大小決定物塊在圓形軌道最高點(diǎn)受到的壓力大?。?(3)在圓形軌道最高點(diǎn)利用向心力公式列式求解.,【方法總結(jié)】 (1)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式有多種,具體選用哪一種要視情況而定; (2)對(duì)單個(gè)物體而言,如果機(jī)械能守恒,則除了可應(yīng)用機(jī)械能守恒定律以外,也可以選用動(dòng)能定理.,變式訓(xùn)練2 如圖7-8-4所示,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線,一端系于懸點(diǎn)A,另一端拴住一質(zhì)量為m的小球,先將小球拉至水平位置并使細(xì)線繃直,在懸點(diǎn)A的正下方O點(diǎn)釘有一小釘子,今將小球由靜止釋放,要使小球能在豎直平面內(nèi)做完整圓周運(yùn)動(dòng),OA的最小距離是多少? 圖7-8-4,(2011年山西臨汾模擬)如圖7-8-5所示,質(zhì)量不計(jì)的輕桿一端安裝在水平軸O上,桿的中央和另一端分別固定一個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和B(可以當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)),桿長(zhǎng)為l,將輕桿從靜止開始釋放,不計(jì)空氣阻力.當(dāng)輕桿通過豎直位置時(shí),求:小球A、B的速度各是多少?,圖7-8-5,【思路點(diǎn)撥】 A球和B球單獨(dú)隨輕桿在空間轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)它們運(yùn)動(dòng)的快慢程度是不同的,即A、B球和輕桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,輕桿對(duì)A、B球做功,因此兩球機(jī)械能均不守恒,但以A、B(包括輕桿)作為一個(gè)系統(tǒng),只有小球的重力和系統(tǒng)彈力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒.,【方法總結(jié)】 對(duì)于多個(gè)物體組成的系統(tǒng),利用機(jī)械能守恒定律解題時(shí),應(yīng)注意找物體之間的聯(lián)系:一是物體間高度變化的關(guān)系;二是物體間速度大小之間的關(guān)系.,變式訓(xùn)練3 如圖7-8-6所示,一固定的楔形木塊,其斜面的傾角θ=30°,另一邊與地面垂直,頂上有一定滑輪,一柔軟的細(xì)線跨過定滑輪,兩端分別與物塊A和B連接,A的質(zhì)量為4m,B的質(zhì)量為m.開始時(shí)將B按在地面上不動(dòng),然后放開手,讓A沿斜面下滑而B上升.物塊A與斜面間無(wú)摩擦,設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑l距離后,細(xì)線突然斷了,求物塊B上升的最大高度H.,圖7-8-6,知能優(yōu)化訓(xùn)練,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄,按ESC鍵退出全屏播放,謝謝使用,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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