高中物理 第4章 能量守恒与可持续发展章末总结课件 沪科版必修2.ppt

章末总结 第4章能量守恒与可持续发展 内容索引 知识网络梳理知识构建网络 重点探究启迪思维探究重点 知识网络 能量守恒与可持续发展 势能 机械能e ek ep 动能 ek 重力势能 定义式 ep 性质 相对性系统性 重力做功与重力势能变化的关系 wg 重力做功的特点 与无关 弹性势能 定义式 ep 弹力做功与弹性势能变化的关系 w弹 ep mgh ep 路径 能量守恒与可持续发展 条件 机械能守恒定律 内容 只受或 受其他力 但其他力不做功其他力做功 做功代数和为零 表达式 ek1 ep1 ek2 ep2 ep ek 重力 弹力 能量守恒与可持续发展 能量与能源 能量守恒定律能量的转化和转移具有方向性 永动机不可制成 第一类永动机违背能量守恒守律第二类永动机违背能量转化和转移的性 不可逆 重点探究 应用机械能守恒定律解题 重在分析能量的变化 而不太关注物体运动过程的细节 这使问题的解决变得简便 1 守恒条件 只有重力或弹力做功 系统内只发生动能和势能之间的相互转化 2 表达式 1 状态式ek1 ep1 ek2 ep2 理解为物体 或系统 初状态的机械能与末状态的机械能相等 一 机械能守恒定律的理解与应用 2 变量式 ek ep 表示动能与势能在相互转化的过程中 系统减少 或增加 的动能等于系统增加 或减少 的势能 ea增 eb减 适用于系统 表示由a b组成的系统 a部分机械能的增加量与b部分机械能的减少量相等 例1如图1所示 物体a质量为2m 物体b质量为m 通过轻绳跨过定滑轮相连 斜面光滑 足够长 且与水平面成 30 角 不计绳子和滑轮之间的摩擦 开始时a物体离地的高度为h b物体位于斜面的底端 用手托住a物体 a b两物体均静止 撤去手后 求 1 a物体将要落地时的速度多大 图1 答案 解析 解析由题知 物体a质量为2m 物体b质量为m a b两物体构成的整体 系统 只有重力做功 故整体的机械能守恒 2 a物体落地后 b物体由于惯性将继续沿斜面上升 则b物体在斜面上的最远点离地的高度多大 答案 解析 答案h 解析当a物体落地后 b物体由于惯性将继续上升 此时绳子松了 对b物体而言 只有重力做功 故b物体的机械能守恒 设其上升的最远点离地高度为h 根据机械能守恒定律得 mbv2 mbg h hsin 整理得 h h 例2 多选 如图2所示 一质量为m可视为质点的小物体 在沿斜面向上的拉力f作用下 从长为l 高为h的粗糙固定斜面底端匀速运动到顶端 重力加速度为g 此过程中 物体的a 重力势能增加了mghb 机械能保持不变c 机械能增加了mghd 机械能增加了fl 二 功能关系的应用 图2 解析重力做功w mgh 则重力势能增加了mgh 选项a正确 物体匀速运动 动能不变 重力势能增加mgh 则机械能增加了mgh 选项b d错误 c正确 答案 解析 1 动力学方法 利用牛顿运动定律结合运动学规律求解力学问题 2 能量的观点 利用动能定理 机械能守恒定律 能量守恒定律以及功能关系求解力学问题 3 应用技巧涉及动力学方法和能量观点的综合题 应根据题目要求灵活选用公式和规律 1 涉及力和运动的瞬时性分析或恒力作用下物体做匀变速直线运动的问题时 可用牛顿运动定律 三 动力学方法和能量观点的综合应用 2 涉及多过程 变力作用下的问题 不要求知道过程的细节 用功能关系解题简便 3 只涉及动能与势能的相互转化 单个物体或系统机械能守恒问题时 通常选用机械能守恒定律 4 涉及多种形式能量转化的问题用能量守恒分析较简便 例3我国将于2022年举办冬奥会 跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一 如图3所示 质量m 60kg 包括雪具在内 的运动员从长直助滑道ab的a处由静止开始以加速度a 3 6m s2匀加速滑下 到达助滑道末端b时速度vb 24m s a与b的竖直高度差h 48m 为了改变运动员的运动方向 在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道平滑衔接 其中最低点c处附近是一段以o为圆心的圆弧 助滑道末端b与滑道最低点c的高度差h 5m 运动员在b c间运动时阻力做功w 1530j 取g 10m s2 1 求运动员在ab段下滑时受到阻力f的大小 图3 答案144n 答案 解析 解析运动员在ab上做初速度为零的匀加速直线运动 设ab的长度为s 则有vb2 2as 由牛顿第二定律有mg f ma 联立 式 代入数据解得f 144n 2 若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍 则c点所在圆弧的半径r至少应为多大 解析设运动员到达c点时的速度为vc 在由b到