7.8 機械能守恒定律課件(人教版必修2)
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第八節(jié) 機械能守恒定律,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo):1.能夠分析動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化問題. 2.能夠推導(dǎo)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. 4.能運用機械能守恒定律解決有關(guān)問題,并領(lǐng)會運用機械能守恒定律解決問題的優(yōu)越性. 重點難點:1.對機械能守恒條件的理解. 2.應(yīng)用機械能守恒定律分析、解決實際問題.,,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,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________,轉(zhuǎn)化過程中,動能與重力勢能之和________.,重力勢能,動能,動能,重力勢能,保持不變,2.動能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化 被壓縮的彈簧把物體彈出去,射箭時繃緊的弦把箭彈出去,這些過程都是彈力做___功,________轉(zhuǎn)化為____. 3.機械能 ________、________和____統(tǒng)稱為機械能,在重力或彈力做功時,不同形式的機械能可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化.,正,彈性勢能,動能,重力勢能,彈性勢能,動能,二、機械能守恒定律 1.內(nèi)容 在只有____或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機械能________. 2.表達式 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E1=E2,重力,保持不變,3.機械能守恒的條件 除重力和彈力以外,其他力______. 注意:機械能守恒是指在一個過程中的每一個時刻機械能都相等,如果僅指出初末位置的機械能相等,不能準(zhǔn)確判斷出整個過程中機械能是否守恒.,不做功,核心要點突破,一、對機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),機械能守恒.對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;判斷機械能是否守恒時,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械能守恒,只能說其機械能不變.,即時應(yīng)用(即時突破,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過程中( ) 圖7-8-1,A.子彈與木塊組成的系統(tǒng)機械能守恒 B.子彈與木塊組成的系統(tǒng)機械能不守恒 C.子彈、木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒 D.子彈、木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能不守恒 解析:選BD.從子彈射木塊到木塊壓縮至最短的整個過程中,由于存在機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化,所以對整個系統(tǒng)機械能不守恒.對子彈和木塊,除摩擦生熱外,還要克服彈簧彈力做功,故機械能也不守恒.,二、機械能守恒定律及其應(yīng)用 1.應(yīng)用機械能守恒定律時,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,機械能就守恒. 2.機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,使處理問題得到簡化.,3.應(yīng)用機械能守恒定律解題的步驟 (1)根據(jù)題意選取研究對象(物體或系統(tǒng)). (2)明確研究對象的運動過程,分析研究對象在過程中的受力情況,弄清各力做功的情況,判斷機械能是否守恒. (3)恰當(dāng)?shù)剡x取零勢能面,確定研究對象在過程中的始態(tài)和末態(tài)的機械能. (4)根據(jù)機械能守恒定律的不同表達式列方程,并求解結(jié)果.,4.應(yīng)用機械能守恒定律列方程的兩條基本思路 (1)守恒觀點 始態(tài)機械能等于終態(tài)機械能,即:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2. (2)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移觀點 ①動能(或勢能)的減少量等于勢能(或動能)的增加量,即:Ek1-Ek2=Ep2-Ep1. ②一個物體機械能的減少(或增加)量等于其他物體機械能的增加(或減少)量,即:EA1-EA2=EB2-EB1.,即時應(yīng)用 (即時突破,小試牛刀) 2.(2011年杭州高一檢測)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τ谛∏?、輕彈簧和地球組成的系統(tǒng),在小球開始與彈簧接觸時起到小球速度變?yōu)榱愕倪^程中,有( ) 圖7-8-2,A.小球的動能和重力勢能的總和越來越小,小球的動能和彈性勢能的總和越來越大 B.小球的動能和重力勢能的總和越來越小,小球的動能和彈性勢能的總和越來越小 C.小球的動能和重力勢能的總和越來越大,小球的動能和彈性勢能的總和越來越大 D.小球的動能和重力勢能的總和越來越大,小球的動能和彈性勢能的總和越來越小,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)的機械能守恒,即動能、彈性勢能和重力勢能的總和不變,由于彈力一直做負功,彈性勢能不斷增大,故小球的動能和重力勢能的總和越來越小;同理,由于重力一直做正功,重力勢能不斷減小,故小球的動能和彈性勢能的總和越來越大.,課堂互動講練,(2011年長沙高一檢測)下列運動中能滿足機械能守恒的是( ),A.手榴彈從手中拋出后的運動(不計空氣阻力) B.子彈射穿木塊 C.細繩一端固定,另一端拴著一個小球,使小球在光滑水平面上做勻速圓周運動 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 F.降落傘在空中勻速下降,【精講精析】 對于A,手榴彈從手中拋出后,在不計空氣阻力的情況下,只受重力的作用,整個運動過程中只有重力做功,沒有其他力做功,機械能守恒,A正確.對于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,摩擦力對子彈做負功,子彈的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機械能不守恒,B不正確.,對于C,小球在光滑的水平面上運動,受到重力、水平面對小球的支持力,還有細繩對小球的拉力,這些力皆與小球的運動方向垂直,不做功,所以小球在運動過程中無能量轉(zhuǎn)化,保持原有的動能不變,即機械能守恒,C正確.對于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物體做正功,貨物的機械能增加,故D所指運動過程機械能不守恒.,對于E,物體沿光滑圓弧面向上運動時,除重力做功外,弧面對物體的彈力不做功,故E所指運動中滿足機械能守恒的條件.對于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,空氣阻力對降落傘做負功,故它的機械能減少,不守恒.故選A、C、E. 【答案】 ACE,【方法總結(jié)】 判斷機械能是否守恒的兩種常用方法:一是根據(jù)做功分析,在對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)化為機械能,也沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,則系統(tǒng)的機械能守恒.,變式訓(xùn)練1 關(guān)于機械能是否守恒的敘述,正確的是( ) A.做勻速直線運動的物體機械能一定守恒 B.做變速運動的物體機械能可能守恒 C.做勻速圓周運動的物體機械能一定守恒 D.做平拋運動的物體機械能一定守恒,解析:選BD.判斷物體機械能是否守恒,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動還是變速運動,也不管物體是做直線運動還是曲線運動,只要重力或彈力以外的力不做功,機械能就一定守恒,B、D正確;豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動的物體機械能不一定守恒,C錯;豎直方向上的勻速直線運動,除重力做功外還有其他力做功,機械能不守恒,A錯.,(2011年邵陽高一檢測)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,然后沿圓形軌道運動.要求物塊能通過圓形軌道最高點,且在該最高點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于圓形軌道底部的高度h的取值范圍.,【思路點撥】 解答本題應(yīng)把握三個關(guān)鍵點: (1)明確物塊下滑過程中機械能守恒. (2)h的大小決定物塊在圓形軌道最高點受到的壓力大?。?(3)在圓形軌道最高點利用向心力公式列式求解.,【方法總結(jié)】 (1)機械能守恒定律的表達式有多種,具體選用哪一種要視情況而定; (2)對單個物體而言,如果機械能守恒,則除了可應(yīng)用機械能守恒定律以外,也可以選用動能定理.,變式訓(xùn)練2 如圖7-8-4所示,用長為L的細線,一端系于懸點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線繃直,在懸點A的正下方O點釘有一小釘子,今將小球由靜止釋放,要使小球能在豎直平面內(nèi)做完整圓周運動,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質(zhì)量均為m的小球A和B(可以當(dāng)做質(zhì)點),桿長為l,將輕桿從靜止開始釋放,不計空氣阻力.當(dāng)輕桿通過豎直位置時,求:小球A、B的速度各是多少?,圖7-8-5,【思路點撥】 A球和B球單獨隨輕桿在空間轉(zhuǎn)動時它們運動的快慢程度是不同的,即A、B球和輕桿一起轉(zhuǎn)動的過程中,輕桿對A、B球做功,因此兩球機械能均不守恒,但以A、B(包括輕桿)作為一個系統(tǒng),只有小球的重力和系統(tǒng)彈力做功,系統(tǒng)機械能守恒.,【方法總結(jié)】 對于多個物體組成的系統(tǒng),利用機械能守恒定律解題時,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.開始時將B按在地面上不動,然后放開手,讓A沿斜面下滑而B上升.物塊A與斜面間無摩擦,設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑l距離后,細線突然斷了,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,點此進入課件目錄,按ESC鍵退出全屏播放,謝謝使用,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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