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.能夠分析動能和勢能之間的相互轉(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(fù)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(jī)械能 _、_和_統(tǒng)稱為機(jī)械能,在重力或彈力做功時,不同形式的機(jī)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(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),動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能_ 2表達(dá)式 Ek1Ep1Ek2Ep2或E1E2,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過程中的每一個時刻機(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)確判斷出整個過程中機(jī)械能是否守恒,不做功,核心要點(diǎn)突破,一、對機(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,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,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀) 1如圖781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781,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過程中,由于存在機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化,所以對整個系統(tǒng)機(jī)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(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,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)題意選取研究對象(物體或系統(tǒng)) (2)明確研究對象的運(yùn)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(jī)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(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:Ek1Ep1Ek2Ep2. (2)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移觀點(diǎn) 動能(或勢能)的減少量等于勢能(或動能)的增加量,即:Ek1Ek2Ep2Ep1. 一個物體機(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:EA1EA2EB2EB1.,即時應(yīng)用 (即時突破,小試牛刀) 2(2011年杭州高一檢測)如圖782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)榱銓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782,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(jī)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(fù)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?。煌?,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(yùn)動中能滿足機(jī)械能守恒的是( ),A手榴彈從手中拋出后的運(yùn)動(不計空氣阻力) B子彈射穿木塊 C細(xì)繩一端固定,另一端拴著一個小球,使小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)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(yùn)動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(fù)功,子彈的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能不守恒,B不正確,對于C,小球在光滑的水平面上運(yùn)動,受到重力、水平面對小球的支持力,還有細(xì)繩對小球的拉力,這些力皆與小球的運(yùn)動方向垂直,不做功,所以小球在運(yùn)動過程中無能量轉(zhuǎn)化,保持原有的動能不變,即機(jī)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(jī)械能增加,故D所指運(yùn)動過程機(jī)械能不守恒,對于E,物體沿光滑圓弧面向上運(yùn)動時,除重力做功外,弧面對物體的彈力不做功,故E所指運(yùn)動中滿足機(jī)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(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)動的物體機(jī)械能一定守恒 B做變速運(yùn)動的物體機(jī)械能可能守恒 C做勻速圓周運(yùn)動的物體機(jī)械能一定守恒 D做平拋運(yùn)動的物體機(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)動還是變速運(yùn)動,也不管物體是做直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)動,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)動的物體機(jī)械能不一定守恒,C錯;豎直方向上的勻速直線運(yùn)動,除重力做功外還有其他力做功,機(jī)械能不守恒,A錯,(2011年邵陽高一檢測)如圖783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783,一質(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)受到的壓力大小 (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)對單個物體而言,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,也可以選用動能定理,變式訓(xùn)練2 如圖784所示,用長為L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,OA的最小距離是多少? 圖784,(2011年山西臨汾模擬)如圖785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(diǎn)),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785,【思路點(diǎn)撥】 A球和B球單獨(dú)隨輕桿在空間轉(zhuǎn)動時它們運(yùn)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(jī)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(jī)械能守恒,【方法總結(jié)】 對于多個物體組成的系統(tǒng),利用機(jī)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786所示,一固定的楔形木塊,其斜面的傾角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(xì)線突然斷了,求物塊B上升的最大高度H.,圖786,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(xì)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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