2017_2018學(xué)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(xué)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(xué)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 習(xí)題課機(jī)械能守恒定律 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 進(jìn)一步理解機(jī)械能守恒的條件及其判定 2 能靈活應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)方式 3 在多個(gè)物體組成的系統(tǒng)中 會(huì)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決相關(guān)問(wèn)題 4 明確機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理的區(qū)別 內(nèi)容索引 重點(diǎn)知識(shí)探究 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) 重點(diǎn)知識(shí)探究 一 機(jī)械能是否守恒的判斷 判斷機(jī)械能是否守恒的方法 1 做功條件分析法 若物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功 其他力均不做功 則系統(tǒng)機(jī)械能守恒 具體有三種表現(xiàn) 只受重力 彈力 不受其他力 除受重力 彈力外還受其他力 其他力不做功 除重力 彈力外還有其他力做功 但其他力做功的代數(shù)和為零 2 能量轉(zhuǎn)化分析法 若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動(dòng)能和重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)跟外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞 機(jī)械能也沒(méi)有轉(zhuǎn)變成其他形式的能 如沒(méi)有內(nèi)能增加 則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 例1 多選 如圖1所示 斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上 現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放 不計(jì)一切摩擦 則在小球從釋放到落至地面的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是A 斜劈對(duì)小球的彈力不做功B 斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C 斜劈的機(jī)械能守恒D 小球機(jī)械能的減少量等于斜劈動(dòng)能的增加量 答案 解析 圖1 解析小球有豎直方向的位移 所以斜劈對(duì)小球的彈力對(duì)球做負(fù)功 故A選項(xiàng)錯(cuò)誤 小球?qū)π迸膹椓?duì)斜劈做正功 所以斜劈的機(jī)械能增加 故C選項(xiàng)錯(cuò)誤 不計(jì)一切摩擦 小球下滑過(guò)程中 小球和斜劈組成的系統(tǒng)中只有動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)機(jī)械能守恒 故B D選項(xiàng)正確 二 多物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問(wèn)題 1 多個(gè)物體組成的系統(tǒng) 就單個(gè)物體而言 機(jī)械能一般不守恒 但就系統(tǒng)而言機(jī)械能往往是守恒的 2 關(guān)聯(lián)物體注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系 3 機(jī)械能守恒定律表達(dá)式的選取技巧 1 當(dāng)研究對(duì)象為單個(gè)物體時(shí) 可優(yōu)先考慮應(yīng)用表達(dá)式Ek1 Ep1 Ek2 Ep2或 Ek Ep來(lái)求解 2 當(dāng)研究對(duì)象為兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)時(shí) 若兩個(gè)物體的重力勢(shì)能都在減少 或增加 動(dòng)能都在增加 或減少 可優(yōu)先考慮應(yīng)用表達(dá)式 Ek Ep來(lái)求解 若A物體的機(jī)械能增加 B物體的機(jī)械能減少 可優(yōu)先考慮用表達(dá)式 EA增 EB減來(lái)求解 例2如圖2所示 斜面的傾角 30 另一邊與地面垂直 高為H 斜面頂點(diǎn)上有一定滑輪 物塊A和B的質(zhì)量分別為m1和m2 通過(guò)輕而柔軟的細(xì)繩連接并跨過(guò)定滑輪 開始時(shí)兩物塊都位于與地面距離為H的位置上 釋放兩物塊后 A沿斜面無(wú)摩擦地上滑 B沿斜面的豎直邊下落 若物塊A恰好能達(dá)到斜面的頂點(diǎn) 試求m1和m2的比值 滑輪的質(zhì)量 半徑和摩擦均忽略不計(jì) 圖2 答案1 2 答案 解析 解析設(shè)B剛下落到地面時(shí)速度為v 由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得 A以速度v上滑到頂點(diǎn)過(guò)程中機(jī)械能守恒 則 針對(duì)訓(xùn)練如圖3所示 在長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿中點(diǎn)A和端點(diǎn)B各固定一質(zhì)量為m的球 桿可繞軸O無(wú)摩擦的轉(zhuǎn)動(dòng) 使桿從水平位置無(wú)初速度釋放 求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí) 桿對(duì)A B兩球分別做了多少功 圖3 答案 解析 解析設(shè)當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí) A球和B球的速度分別為vA和vB 如果把輕桿 兩球組成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象 因?yàn)闄C(jī)械能沒(méi)有轉(zhuǎn)化為其他形式的能 故系統(tǒng)機(jī)械能守恒 因A球與B球在各個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的角速度相同 故vB 2vA 三 機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用 例3為了研究過(guò)山車的原理 某興趣小組提出了下列設(shè)想 取一個(gè)與水平方向夾角為37 長(zhǎng)為l 2m的粗糙傾斜軌道AB 通過(guò)水平軌道BC與半徑為R 0 2m的豎直圓軌道相連 出口為水平軌道DE 整個(gè)軌道除AB段以外都是光滑的 其中AB與BC軌道以微小圓弧相接 如圖4所示 一個(gè)質(zhì)量m 1kg的小物塊以初速度v0 5m s從A點(diǎn)沿傾斜軌道滑下 小物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度vC 4m s 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求小物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)圓軌道壓力的大小 圖4 答案90N 答案 解析 解析設(shè)小物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)受到的支持力大小為N 解得 N 90N根據(jù)牛頓第三定律得 小物塊對(duì)圓軌道壓力的大小為90N 2 求小物塊從A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中摩擦力所做的功 答案 16 5J 答案 解析 解析小物塊從A到C的過(guò)程中 根據(jù)動(dòng)能定理有 解得Wf 16 5J 3 為了使小物塊不離開軌道 并從軌道DE滑出 求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)滿足什么條件 答案R 0 32m 解析設(shè)小物塊進(jìn)入圓軌道到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v1 小物塊從圓軌道最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程中 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 聯(lián)立解得R 0 32m 所以為使小物塊能通過(guò)圓弧軌道的最高點(diǎn) 豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)滿足R 0 32m 答案 解析 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 機(jī)械能是否守恒的判斷 多選 如圖5所示 一根輕彈簧下端固定 豎立在水平面上 其正上方A位置有一只小球 小球從靜止開始下落 在B位置接觸彈簧的上端 在C位置小球所受彈力大小等于重力 在D位置小球速度減小到零 對(duì)于小球下降階段 下列說(shuō)法中正確的是 不計(jì)空氣阻力 A 在B位置小球動(dòng)能最大B 在C位置小球動(dòng)能最大C 從A C位置小球重力勢(shì)能的減少等于小球動(dòng)能的增加D 整個(gè)過(guò)程中小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 1 2 3 答案 解析 圖5 1 2 3 解析小球從B運(yùn)動(dòng)至C過(guò)程 重力大于彈力 合力向下 小球加速 從C運(yùn)動(dòng)到D 重力小于彈力 合力向上 小球減速 故在C點(diǎn)動(dòng)能最大 故A錯(cuò)誤 B正確 小球下降過(guò)程中 只有重力和彈簧彈力做功 小球和彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D正確 從A C位置小球重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能增加量和彈性勢(shì)能增加量之和 故C錯(cuò)誤 2 多物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問(wèn)題 多選 如圖6所示 a b兩物塊質(zhì)量分別為m 3m 用不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩相連接 懸掛在定滑輪的兩側(cè) 開始時(shí) a b兩物塊距離地面高度相同 用手托住物塊b 然后由靜止釋放 直至a b物塊間高度差為h 不計(jì)滑輪質(zhì)量和一切摩擦 重力加速度為g 在此過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是A 物塊a的機(jī)械能守恒B 物塊b的機(jī)械能減少了mghC 物塊b機(jī)械能的減少量等于物塊a機(jī)械能的增加量D 物塊a b與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 答案 圖6 1 2 3 解析 1 2 3 解析釋放b后物塊a加速上升 動(dòng)能和重力勢(shì)能均增加 故機(jī)械能增加 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 對(duì)物塊a b與地球組成的系統(tǒng) 只有重力做功 故機(jī)械能守恒 選項(xiàng)D正確 由于繩的拉力對(duì)a做的功與b克服繩的拉力做的功相等 故物塊b機(jī)械能的減少量等于物塊a機(jī)械能的增加量 選項(xiàng)C正確 3 機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用 如圖7所示 一內(nèi)壁光滑的細(xì)管彎成半徑為R 0 4m的半圓形軌道CD 豎直放置 其內(nèi)徑略大于小球的直徑 水平軌道與半圓形軌道在C處連接完好 置于水平軌道上的彈簧左端與豎直墻壁相連 B處為彈簧原長(zhǎng)狀態(tài)的右端 將一個(gè)質(zhì)量為m 0 8kg的小球放在彈簧的右側(cè)后 用力水平向左推小球壓縮彈簧至A處 然后將小球由靜止釋放 小球運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為F1 58N 水平軌道以B處為界 左側(cè)AB段長(zhǎng)為x 0 3m 與小球間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 5 右側(cè)BC段光滑 g 10m s2 求 1 彈簧在壓縮時(shí)所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能 圖7 答案11 2J 1 2 3 答案 解析 1 2 3 解得vC 5m s 解得Ep 11 2J 2 小球運(yùn)動(dòng)到軌道最高處D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力 答案10N 方向豎直向上 解析從C到D 由機(jī)械能守恒定律得 所以小球在D點(diǎn)對(duì)軌道外壁有壓力 由牛頓第三定律可知 小球在D點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大小為10N 方向豎直向上 答案 解析 1 2 3