2018_2019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）滬科版必修2.zip

2018_2019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）滬科版必修2.zip,2018,_2019,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,必修 4 2 1研究機(jī)械能守恒定律 一 第4章 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道什么是機(jī)械能 知道物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化 2 能夠根據(jù)動(dòng)能定理 重力做功與重力勢(shì)能變化間的關(guān)系 推導(dǎo)出機(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 能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題 內(nèi)容索引 重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn) 達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān) 自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ) 自主預(yù)習(xí) 一 動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 1 重力勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化只有重力做功時(shí) 若重力對(duì)物體做正功 則物體的重力勢(shì)能 動(dòng)能 物體的轉(zhuǎn)化為 若重力對(duì)物體做負(fù)功 則物體的重力勢(shì)能 動(dòng)能 物體的轉(zhuǎn)化為 2 彈性勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化只有彈簧彈力做功時(shí) 若彈力對(duì)物體做正功 則彈簧的彈性勢(shì)能 物體的動(dòng)能 彈簧的轉(zhuǎn)化為物體的 若彈力對(duì)物體做負(fù)功 則彈簧的彈性勢(shì)能 物體的動(dòng)能 物體的轉(zhuǎn)化為 減少 增加 重力勢(shì)能 動(dòng)能 增加 減少 動(dòng)能 重力勢(shì)能 減少 增加 彈性勢(shì)能 動(dòng)能 減少 增加 動(dòng)能 彈簧 的彈性勢(shì)能 3 機(jī)械能 與動(dòng)能統(tǒng)稱為機(jī)械能 二 機(jī)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(dá)式 E Ek Ep 恒量 重力勢(shì)能 彈性勢(shì)能 重力 彈力 動(dòng) 勢(shì) 總的機(jī)械能 即學(xué)即用 1 判斷下列說(shuō)法的正誤 1 機(jī)械能守恒時(shí) 物體一定只受重力和彈力作用 2 合力為零 物體的機(jī)械能一定守恒 3 合力做功為零 物體的機(jī)械能保持不變 4 只有重力做功時(shí) 物體的機(jī)械能一定守恒 答案 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(jì)空氣阻力 假設(shè)桌面處的重力勢(shì)能為零 則小球落到地面前瞬間的機(jī)械能為 重力加速度為g 答案 mgH 圖1 重點(diǎn)探究 導(dǎo)學(xué)探究 如圖2所示 質(zhì)量為m的物體自由下落的過(guò)程中 下落到高度為h1的A處時(shí)速度為v1 下落到高度為h2的B處時(shí)速度為v2 不計(jì)空氣阻力 選擇地面為參考平面 1 求物體在A B處的機(jī)械能EA EB 一 機(jī)械能守恒定律 圖2 答案 2 比較物體在A B處的機(jī)械能的大小 答案 下落過(guò)程中重力對(duì)物體做功 重力做的功等于物體重力勢(shì)能的減少量 則WG mgh1 mgh2 由此可知物體在A B兩處的機(jī)械能相等 知識(shí)深化 1 對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解 1 物體只受重力 只發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 如自由落體運(yùn)動(dòng) 拋體運(yùn)動(dòng)等 2 只有彈力做功 只發(fā)生動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 如在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的物體碰到一個(gè)彈簧 和彈簧相互作用的過(guò)程中 對(duì)物體和彈簧組成的系統(tǒng)來(lái)說(shuō) 機(jī)械能守恒 3 重力和彈力都做功 發(fā)生動(dòng)能 彈性勢(shì)能 重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 如自由下落的物體落到豎直的彈簧上和彈簧相互作用的過(guò)程中 對(duì)物體和彈簧組成的系統(tǒng)來(lái)說(shuō) 機(jī)械能守恒 4 除受重力或彈力外 還受其他力 但其他力不做功 或其他力做功的代數(shù)和為零 如物體在沿斜面的拉力F的作用下沿斜面運(yùn)動(dòng) 拉力與摩擦力的大小相等 方向相反 在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 其機(jī)械能守恒 2 判斷機(jī)械能是否守恒的方法 1 利用機(jī)械能的定義判斷 直接判斷 若物體動(dòng)能 勢(shì)能均不變 機(jī)械能不變 若動(dòng)能和勢(shì)能中 一種能變化 另一種能不變 則其機(jī)械能一定變化 2 用做功判斷 若物體或系統(tǒng)只有重力 或彈力 做功 雖受其他力 但其他力不做功 機(jī)械能守恒 3 用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷 若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化 則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒 例1 多選 如圖3所示 下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是A 甲圖中 物體將彈簧壓縮的過(guò)程中 物體機(jī)械能守恒B 乙圖中 物體在大小等于摩擦力的拉力F作用下沿斜面下滑時(shí) 物體機(jī)械能守恒C 丙圖中 物體沿斜面勻速下滑的過(guò)程中 物體機(jī)械能守恒D 丁圖中 斜面光滑 物體在斜面上下滑的過(guò)程中 物體機(jī)械能守恒 答案 解析 圖3 解析弄清楚機(jī)械能守恒的條件是分析此問(wèn)題的關(guān)鍵 表解如下 針對(duì)訓(xùn)練1 多選 如圖4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(dá)B處開(kāi)始與彈簧接觸 到達(dá)C處速度為0 不計(jì)空氣阻力 則在小球從B到C的過(guò)程中A 彈簧的彈性勢(shì)能不斷增加B 彈簧的彈性勢(shì)能不斷減少C 小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不斷減少D 小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能保持不變 答案 解析 圖4 解析從B到C 小球克服彈力做功 彈簧的彈性勢(shì)能不斷增加 A正確 B錯(cuò)誤 對(duì)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(jī)械能守恒 C錯(cuò)誤 D正確 1 機(jī)械能守恒定律常用的三種表達(dá)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(gè)狀態(tài)的機(jī)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(dòng)能的增加 減少 量等于勢(shì)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(jī)械能的增加量等于系統(tǒng)剩余部分 即B部分機(jī)械能的減少量 二 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 2 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用步驟首先對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析 判斷各個(gè)力是否做功 并分析是否符合機(jī)械能守恒的條件 若機(jī)械能守恒 則根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程 或再輔以其他方程進(jìn)行求解 例2如圖5所示為某游樂(lè)場(chǎng)的過(guò)山車(chē)的簡(jiǎn)化模型 豎直圓形軌道的半徑為R 軌道最下端與水平地面相切 現(xiàn)有一節(jié)車(chē)廂 可視為質(zhì)點(diǎn) 質(zhì)量為m 從高處由靜止滑下 不計(jì)摩擦和空氣阻力 圖5 答案 1 要使車(chē)廂通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn) 車(chē)廂開(kāi)始下滑時(shí)距地面的高度至少應(yīng)多大 解析 解析設(shè)車(chē)廂開(kāi)始下滑時(shí)距地面的高度為h 運(yùn)動(dòng)到圓形軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度為v 要使車(chē)廂通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn) 車(chē)廂在下滑過(guò)程中 只有重力做功 故機(jī)械能守恒 選取軌道最低點(diǎn)所在平面為零勢(shì)能參考平面 由機(jī)械能守恒定律得 2 若車(chē)廂恰好通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn) 則車(chē)廂在軌道最低處時(shí)對(duì)軌道的壓力是多少 重力加速度為g 答案6mg 答案 解析 解析設(shè)車(chē)廂到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度為v 受到的支持力為FN 由牛頓第三定律知 車(chē)廂對(duì)軌道的壓力N N 6mg 針對(duì)訓(xùn)練2如圖6所示 質(zhì)量m 50kg的跳水運(yùn)動(dòng)員從距水面高h(yuǎn) 10m的跳臺(tái)上以v0 5m s的速度斜向上起跳 最終落入水中 若忽略運(yùn)動(dòng)員的身高 取g 10m s2 不計(jì)空氣阻力 求 1 運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)上時(shí)具有的重力勢(shì)能 以水面為零勢(shì)能參考平面 解析 答案 圖6 解析以水面為零勢(shì)能參考平面 則運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)上時(shí)具有的重力勢(shì)能為Ep mgh 5000J 答案5000J 2 運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)的動(dòng)能 解析 答案 解析運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)的速度為v0 5m s 答案625J 3 運(yùn)動(dòng)員入水時(shí)的速度大小 答案15m s 解析運(yùn)動(dòng)員從起跳到入水過(guò)程中 只有重力做功 運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能守恒 解得v 15m s 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 機(jī)械能是否守恒的判斷 關(guān)于機(jī)械能守恒 下列說(shuō)法正確的是A 做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體 機(jī)械能一定守恒B 人乘電梯加速上升的過(guò)程 機(jī)械能守恒C 物體必須在只受重力作用的情況下 機(jī)械能才守恒D 合外力對(duì)物體做功為零時(shí) 機(jī)械能一定守恒 答案 解析 1 2 3 4 解析做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體 只受重力作用 機(jī)械能守恒 A正確 人乘電梯加速上升的過(guò)程 電梯對(duì)人的支持力做功 故人的機(jī)械能不守恒 B錯(cuò)誤 物體只有重力做功時(shí) 其他力也可存在 當(dāng)它們不做功或做功之和為0時(shí) 機(jī)械能也守恒 故C錯(cuò)誤 合外力對(duì)物體做功為零 物體的動(dòng)能不變 機(jī)械能不一定守恒 D錯(cuò)誤 1 2 3 4 2 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 以相同大小的初速度v0將物體從同一水平面分別豎直上拋 斜上拋 沿光滑斜面 足夠長(zhǎng) 上滑 如圖7所示 三種情況達(dá)到的最大高度分別為h1 h2和h3 不計(jì)空氣阻力 則A h1 h2 h3B h1 h2 h3C h1 h3 h2D h1 h3 h2 答案 解析 1 2 3 4 圖7 1 2 3 4 3 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 如圖8所示 由距離地面h2 1m的高度處以v0 4m s的速度斜向上拋出質(zhì)量為m 1kg的物體 當(dāng)其上升的高度為h1 0 4m時(shí)到達(dá)最高點(diǎn) 最終落在水平地面上 現(xiàn)以過(guò)拋出點(diǎn)的水平面為零勢(shì)能面 取重力加速度g 10m s2 不計(jì)空氣阻力 則A 物體在最大高度處的重力勢(shì)能為14JB 物體在最大高度處的機(jī)械能為16JC 物體在地面處的機(jī)械能為8JD 物體在地面處的動(dòng)能為8J 圖8 答案 解析 1 2 3 4 解析物體在最高點(diǎn)時(shí)具有的重力勢(shì)能Ep1 mgh1 1 10 0 4J 4J A錯(cuò)誤 物體在最高點(diǎn)時(shí)具有的機(jī)械能等于剛拋出時(shí)的動(dòng)能 即8J B錯(cuò)誤 物體在下落過(guò)程中 機(jī)械能守恒 任意位置的機(jī)械能都等于8J C正確 物體落地時(shí)的動(dòng)能Ek E Ep2 E mgh2 8J 1 10 1 J 18J D錯(cuò)誤 1 2 3 4 答案5 1 1 求小球在B A兩點(diǎn)的動(dòng)能之比 圖9 1 2 3 4 解析 答案 1 2 3 4 解析設(shè)小球的質(zhì)量為m 小球在A點(diǎn)的動(dòng)能為EkA 2 通過(guò)計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn) 1 2 3 4 答案見(jiàn)解析 解析 答案 解析若小球能沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn) 則小球在C點(diǎn)所受軌道的正壓力N應(yīng)滿足N 0 設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小為vC 由牛頓第二定律和向心加速度公式有 由 式可知 小球恰好可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn) 1 2 3 4