2017_2018學年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展課件（打包6套）滬科版.zip

2017_2018學年高中物理第4章能量守恒與可持續(xù)發(fā)展課件（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學年,高中物理,能量,守恒,可持續(xù)發(fā)展,課件,打包,滬科版 第4章 4 2 1研究機械能守恒定律 一 機械能守恒定律及其應用 學習目標1 知道什么是機械能 知道物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化 2 能夠根據(jù)動能定理 重力做功與重力勢能變化間的關(guān)系 推導出機械能守恒定律 3 會根據(jù)機械能守恒的條件判斷機械能是否守恒 能運用機械能守恒定律解決有關(guān)問題 內(nèi)容索引 自主預習梳理 重點知識探究 當堂達標檢測 自主預習梳理 一 動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化1 重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化只有重力做功時 若重力對物體做正功 則物體的重力勢能 動能 物體的轉(zhuǎn)化為 若重力對物體做負功 則物體的重力勢能 動能 物體的轉(zhuǎn)化為 2 彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化只有彈簧彈力做功時 若彈力對物體做正功 則彈簧的彈性勢能 物體的動能 彈簧的轉(zhuǎn)化為物體的 若彈力對物體做負功 則彈簧的彈性勢能 物體的動能 物體的轉(zhuǎn)化為 3 機械能 與動能統(tǒng)稱為機械能 減少 增加 重力勢能 動能 增加 減少 動能 重力勢能 減少 增加 彈性勢能 動能 增加 減少 動能 彈簧的彈性勢能 重力勢能 彈性勢能 二 機械能守恒定律1 內(nèi)容 在只有或做功的物體系統(tǒng)內(nèi) 能與能可以互相轉(zhuǎn)化 而保持不變 2 表達式 E Ek Ep 恒量 總的機械能 重力 彈力 動 勢 1 判斷下列說法的正誤 1 機械能守恒時 物體一定只受重力和彈力作用 2 合力為零 物體的機械能一定守恒 3 合力做功為零 物體的機械能保持不變 4 只有重力做功時 物體的機械能一定守恒 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處自由下落 不計空氣阻力 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械能為 圖1 mgH 重點知識探究 一 機械能守恒定律 如圖2所示 質(zhì)量為m的物體自由下落的過程中 經(jīng)過高度為h1的A處時速度為v1 下落到高度為h2的B處時速度為v2 不計空氣阻力 選擇地面為參考平面 1 求物體在A B處的機械能EA EB 圖2 答案 2 比較物體在A B處的機械能的大小 答案 下落過程中重力對物體做功 重力做的功等于物體重力勢能變化量的相反數(shù) 則W mgh1 mgh2 由此可知物體在A B兩處的機械能相等 機械能守恒定律的理解1 守恒 是指系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化只限于動能 重力勢能和彈性勢能 沒有其他能量參與 而且在整個過程中的任何時刻 任何位置 機械能的總量總保持不變 2 條件 1 只有重力或彈力做功 其他力不做功 注意 條件不是合力做功等于零 也不是合力等于零 2 只發(fā)生動能和勢能 重力勢能和彈性勢能 的相互轉(zhuǎn)化 無其他形式的能參與轉(zhuǎn)化 例1 多選 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 物體機械能守恒B 做豎直上拋運動的物體 只有重力對物體做功 物體機械能守恒C 沿光滑斜面自由下滑的物體 只有重力對物體做功 物體機械能守恒D 用水平拉力使物體沿光滑水平面做勻加速直線運動 物體機械能守恒 答案 例2 多選 如圖3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B處開始與彈簧接觸 到達C處速度為0 不計空氣阻力 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)機械能不斷減少D 小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能保持不變 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)機械能守恒 C錯誤 D正確 答案 解析 圖3 二 機械能守恒定律的應用 例3如圖4所示 質(zhì)量m 70kg 包括雪具 的運動員以10m s的速度從高h 10m的滑雪場A點沿斜坡自由滑下 以最低點B所在的水平面為零勢能面 一切阻力可忽略不計 求運動員 g 10m s2 1 在A點時的機械能 答案10500J 圖4 答案 解析 2 到達最低點B時的速度大小 答案 解析 3 相對于B點能到達的最大高度 答案15m 答案 解析 解析運動員從A點運動到斜坡上最高點的過程中 由機械能守恒定律得E mgh 1 機械能守恒定律的應用步驟首先對研究對象進行正確的受力分析 判斷各個力是否做功 并分析是否符合機械能守恒的條件 若機械能守恒 則根據(jù)機械能守恒定律列出方程 或再輔以其他方程進行求解 2 機械能守恒定律常用的三種表達式 1 從不同狀態(tài)看 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 或E1 E2 此式表示系統(tǒng)的兩個狀態(tài)的機械能總量相等 2 從能的轉(zhuǎn)化角度看 Ek Ep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 EA增 EB減 此式表示系統(tǒng)A部分機械能的增加量等于系統(tǒng)B部分機械能的減少量 針對訓練某游樂場過山車簡化模型如圖5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 答案2 5R 答案 解析 圖5 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 解析設(shè)過山車總質(zhì)量為M 從高度h1處開始下滑 恰能以v1通過圓形軌道最高點 由 式得 h1 2 5R即高度至少為2 5R 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游客自身重力的7倍 過山車初始位置相對于圓形軌道底部的高度不得超過多少 答案3R 答案 解析 解析設(shè)從高度h2處開始下滑 游客質(zhì)量為m 過圓周最低點時速度為v2 游客受到的支持力最大是N 7mg 由 式得 h2 3R即高度不得超過3R 當堂達標檢測 1 機械能是否守恒的判斷 多選 下列物體中 機械能守恒的是A 做平拋運動的物體B 被勻速吊起的集裝箱C 光滑曲面上自由運動的物體D 以g的加速度豎直向上做勻減速運動的物體 1 2 3 答案 1 2 3 答案 解析 2 機械能守恒定律的應用 如圖6所示 從光滑的圓弧槽的最高點靜止滑下的小物塊 滑出槽口時速度沿水平方向 槽口與一個半球頂點相切 半球底面在水平面內(nèi) 若要使小物塊滑出槽口后不沿半球面下滑 已知圓弧軌道的半徑為R1 半球的半徑為R2 則R1與R2的關(guān)系為A R1 R2B R1 R2 圖6 1 2 3 要使小物塊滑出槽口后不沿半球面下滑 即做平拋運動 則 3 機械能守恒定律的應用 如圖7所示 裝置由一理想彈簧發(fā)射器及兩個軌道組成 其中軌道 由光滑軌道AB與粗糙直軌道BC平滑連接 高度差分別是h1 0 20m h2 0 10m BC水平距離L 1 00m 軌道 由AE 螺旋圓形EFG和GB三段光滑軌道平滑連接而成 且A點與F點等高 當彈簧壓縮量為d時 恰能使質(zhì)量m 0 05kg的滑塊沿軌道 上升到B點 當彈簧壓縮量為2d時 恰能使滑塊沿軌道 上升到C點 g取10m s2 已知彈簧彈性勢能與壓縮量的平方成正比 1 當彈簧壓縮量為d時 求彈簧的彈性勢能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大小 圖7 答案0 1J2m s 1 2 3 答案 解析 1 2 3 解析以A點所在的水平面為參考平面 由機械能守恒定律可得E彈 Ek Ep mgh1 0 05 10 0 2J 0 1J 2 求滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù) 答案0 5 解析由E彈 d2可得 Ek E彈 4E彈 4mgh1由動能定理可得 mg h1 h2 mgL Ek 解得 0 5 答案 解析 1 2 3 3 當彈簧壓縮量為d時 若沿軌道 運動 滑塊能否上升到B點 請通過計算說明理由 答案不一定 原因見解析 由機械能守恒定律有v v0 2m s得Rm 0 4m當R 0 4m時 滑塊能上升到B點 當R 0 4m時 滑塊不能上升到B點 答案 解析 1 2 3