高考物理主题二机械能及其守恒定律第四章机械能及其守恒定律2.4.5机械能守恒定律课件教科版.pptx

2.4.5 机械能守恒定律,一、动能和势能的转化规律 观图助学,(1)如图甲是滚摆及其运动的示意图，滚摆在上升过程中，重力做功情况如何？其动能与势能怎样变化？在下降过程中呢？ (2)如图乙所示，在光滑水平面上，弹簧左端固定，右端连接物体，弹簧被压缩到一定程度释放物体，在弹簧恢复到原长的过程中，弹力做功情况如何？弹性势能、物体的动能如何变化？物体以后运动过程中呢？,1.重力势能与动能：只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能_，动能_，_转化成了动能；若重力做负功，则_转化为_。 2.弹性势能与动能：只有弹簧弹力做功时，若弹力做正功，则弹簧弹性势能_，物体的动能_，_转化为动能。 3.机械能：_、弹性势能和_的统称，表达式为EEkEp。,减少,增加,重力势能,动能,重力势能,减少,增加,弹性势能,重力势能,动能,理解概念 判断下列说法是否正确。 (1)通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。( ) (2)通过弹力做功，动能和弹性势能可以相互转化。( ) (3)物体的机械能一定是正值。( ) (4)通过重力或弹力做功，机械能可以转化为其它能。( ),二、机械能守恒定律 1.内容：在只有_或_做功的物体系统内，动能和势能会发生相互转化，但机械能的总量_。 2.表达式：Ep1Ek1_，即E1E2。 理解概念 判断下列说法是否正确。 (1)物体所受的合力为零，物体的机械能一定守恒。( ) (2)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。( ) (3)人乘电梯匀速上升的过程，机械能守恒。( ) (4)不计空气阻力及摩擦力时，滚摆在运动过程中机械能守恒。( ),重力,弹力,保持不变,Ep2Ek2,机械能守恒条件的理解,观察探究 如图1所示，过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下。(忽略轨道的阻力和其他阻力),图1,过山车下滑时，过山车受哪些力作用？各做什么功？动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？ 答案 过山车下滑时，如果忽略阻力作用，过山车受重力和轨道支持力作用；重力做正功，支持力不做功，动能增加，重力势能减少，机械能保持不变。,探究归纳 1.对守恒条件的理解 系统内部只有重力或弹力做功，没有摩擦力和其他内力(如炸弹爆炸时化学物质的作用力等)做功，即系统内部除发生重力势能或弹性势能与动能的相互转化之外，不会引起发热、发光或化学反应等非力学现象的发生。具体情况有 (1)物体只受重力或弹力，不受其他力，如自由落体运动； (2)物体除受重力或弹力外，还受其他力，但其他力不做功，如物体沿光滑固定的斜面下滑，物体受重力和支持力作用，但支持力不做功； (3)对于物体系统来说，除系统内的重力和弹力做功之外，外力不做功，有内力做功，但内力做功的代数和为零。,2.机械能守恒的判断方法 判断机械能是否守恒的三种基本方法。 (1)做功条件分析法 应用机械能守恒的条件进行判断。分析物体(或系统)的受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则物体(或系统)的机械能守恒。 (2)能量转化分析法 从能量转化的角度进行判断。若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，机械能也没有转化成其他形式的能(如内能)，则系统的机械能守恒。 (3)增减情况分析法 直接从机械能的各种形式的能量增减情况进行判断。若系统的动能与势能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒；若系统内各个物体的机械能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒。,试题案例 例1 (多选)如图，物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)( ),解析 物块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，摩擦力做负功，机械能减少；物块在力F作用下沿固定光滑斜面上滑时，力F做正功，机械能增加；小球沿光滑半圆形固定轨道下滑，只有重力做功，小球机械能守恒；用细线拴住小球绕O点来回摆动，只有重力做功，小球机械能守恒，选项C、D正确。 答案 CD,判断机械能是否守恒应注意的问题 (1)物体在共点力作用下所受合外力为0是物体处于平衡状态的条件。物体受到的合外力为0时，它一定处于匀速直线运动状态或静止状态，但物体的机械能不一定守恒。 (2)合外力做功为0是物体动能不变的条件。合外力对物体不做功，它的动能一定不变，但它的机械能不一定守恒。 (3)只有重力做功或系统内弹簧类弹力做功是机械能守恒的条件。只有重力或系统内弹簧类弹力做功时，系统的机械能一定守恒。,针对训练1 下列实例中的运动物体，机械能守恒的是(均不计空气阻力)( ) A.被起重机吊起的货物正在加速上升 B.物体水平抛出去 C.物体沿粗糙斜面匀速下滑 D.一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物沿竖直方向做上下振动 解析 起重机吊起货物做匀加速上升运动，起重机对物体做正功，机械能增加，故A错误；平抛运动只有重力做功，机械能守恒，故B正确；沿着粗糙斜面(斜面固定不动)匀速下滑的物体，摩擦力做负功，机械能减少，故不守恒，故C错误；轻质弹簧上端悬挂，重物系在弹簧的下端做上下振动过程中只有重力和系统内弹力做功，故系统机械能守恒，但物体机械能不守恒，故D错误。 答案 B,观察探究 如图2所示是运动员投掷铅球的动作，如果忽略铅球所受空气的阻力。,机械能守恒定律的应用,图2,(1)铅球在空中运动过程中，机械能是否守恒？ (2)若铅球被抛出时速度大小一定，铅球落地时的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗？ (3)在求解铅球落地的速度大小时，可以考虑应用什么规律？ 答案 (1)由于阻力可以忽略，铅球在空中运动过程中，只有重力做功，机械能守恒。 (2)根据机械能守恒定律，落地时速度的大小与运动员将铅球抛出的方向无关。 (3)可以应用机械能守恒定律，也可以应用动能定理。,探究归纳 1.机械能守恒定律的不同表达式,2.应用机械能守恒定律的解题步骤,试题案例 例2 如图3所示，质量m70 kg的运动员以10 m/s的速度从高h10 m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所在的水平面为零势能面，一切阻力可忽略不计。(取g10 m/s2 )求运动员：,图3,(1)在A点时的机械能； (2)到达最低点B时的速度大小； (3)相对于B点能到达的最大高度。,例3 (2018青岛高一检测)如图4所示，AB是倾角为45的直轨道，CD是半径R0.4 m 的圆弧轨道，它们通过一段曲面BC平滑相接，整个轨道处于竖直平面内且处处光滑。一个质量m1 kg的物体(可以看作质点)从高H的地方由静止释放，结果它从圆弧最高点D点飞出，垂直斜面击中P点。已知P点与圆弧的圆心O等高，g取10 m/s2。求：,(1)物体击中P点前瞬间的速度； (2)在C点轨道对物体的压力大小； (3)物体静止释放时的高度H。,图4,答案 (1)4 m/s (2)70 N (3)1.2 m,(1)物体在A点时的速度大小； (2)物体离开C点后还能上升多高。,图5,非质点类物体的机械能守恒问题,1.在应用机械能守恒定律处理实际问题时，经常遇到像“链条”“液柱”类的物体，其在运动过程中将发生形变，其重心位置相对物体也发生变化，因此这类物体不能再看成质点来处理。 2.物体虽然不能看成质点来处理，但因只有重力做功，物体整体机械能守恒。一般情况下，可将物体