機械能守恒定律課件 新人教版必修2

1、第八節(jié)　機械能守恒定律,課標定位學習目標：1.能夠分析動能和勢能之間的相互轉化問題．2．能夠推導機械能守恒定律．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問題，并領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)化訓練,第八節(jié),,課前自主學案,課前自主學案,一、動

2、能與勢能的相互轉化1．動能與重力勢能間的轉化只有重力做功時，若重力做正功，則________轉化為____，若重力做負功，則____轉化為________，轉化過程中，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，________轉化為____．3．機械能________、________

3、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．內容在只有____或彈力做功的物體系統(tǒng)內，動能與勢能可以互相轉化，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

4、，如果僅指出初末位置的機械能相等，不能準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

5、地選取判斷方法．(2)如果除物體的重力和系統(tǒng)內的彈力做功之外，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，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

6、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能的相互轉化，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用1．應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

7、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雜變化，使處理問題得到簡化．,3．應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?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，并求解結果．,4．應用機械能守恒定律列方程的兩條基本思路

8、(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)轉化或轉移觀點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，質量為m的小球，從輕彈

9、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

10、，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??；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

11、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

12、的動能轉化為內能，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

13、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】　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)內彈力做功，則機械能守恒；二是根據(jù)能

14、量轉化分析，如果在變化過程中既沒有其他形式的能轉化為機械能，也沒有機械能轉化為其他形式的能，則系統(tǒng)的機械能守恒．,變式訓練1　關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

15、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．

16、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】　解答本題應把握三個關鍵點：(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】　(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

17、守恒，則除了可應用機械能守恒定律以外，也可以選用動能定理．,變式訓練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量均為m的小

18、球A和B(可以當做質點)，桿長為l，將輕桿從靜止開始釋放，不計空氣阻力．當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】　對于多個物體組成的系統(tǒng)，利用機械能守恒定律解題時，

19、應注意找物體之間的聯(lián)系：一是物體間高度變化的關系；二是物體間速度大小之間的關系．,變式訓練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的質量為4m，B的質量為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，設當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