高中物理 第2章 能的转化与守恒整合提升课件 鲁科版必修2.ppt

第2章 能的转化与守恒 章末整合提升 一 动能定理及其应用1 对动能定理的理解 1 w总 w1 w2 w3 是包含重力在内的所有力做功的代数和 若合外力为恒力 也可据w总 f合scos 求总功 2 动能定理的计算式为标量式 3 动能定理是计算物体位移或速率的简捷公式 当题目中涉及位移时可优先考虑动能定理 2 应用动能定理的注意事项 1 明确研究对象和研究过程 找出始 末状态的速度 2 对物体进行正确的受力分析 包括重力 弹力等 明确各力的做功大小及正 负情况 3 在计算功时 要注意有些力不是全过程都做功的 必须根据不同情况分别对待 求出总功 4 若物体运动过程中包含几个不同的物理过程 解题时 可以分段考虑 也可视为一个整体过程 列出动能定理求解 图1 1 物体到达b点时的速率 答案4m s 2 在物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功 即摩擦力做功 8j 答案 8j 3 物体与水平面间的动摩擦因数 解析由w mgs得 答案0 2 例2如图2所示 abcd为一竖直平面内的轨道 其中bc水平 a点比bc高出10m bc长1m ab和cd轨道光滑 一质量为1kg的物体 从a点以4m s的速度开始运动 经过bc后滑到高出c点10 3m的d点速度为零 g取10m s2 计算结果在小数点后保留一位有效数字 求 图2 1 物体与bc轨道间的动摩擦因数 解析由动能定理得 解得 0 5 答案0 5 2 物体第5次经过b点时的速度大小 解析物体第5次经过b点时 物体在bc上滑动了4次 由动能定理得 答案13 3m s 3 物体最后停止的位置 距b点多少米 解析分析整个过程 由动能定理得 解得s 21 6m 所以物体在轨道上来回运动了10次后 还有1 6m 故距b点的距离为2m 1 6m 0 4m 答案距b点0 4m 二 机械能守恒定律及其应用1 判断系统机械能是否守恒的方法 1 方法一 用做功来判定 对某一系统 只有重力和系统内弹力做功 其他力不做功 2 方法二 用能量转化来判定 系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化 2 机械能守恒定律的表达式 1 e1 e2 系统初状态的机械能等于系统末状态的机械能 2 ek ep 0 系统变化的动能与系统变化的势能之和为零 3 ea增 eb减 系统内a物体增加的机械能等于b物体减少的机械能 3 机械能守恒定律应用的思路 1 确定研究对象和研究过程 2 分析外力和内力的做功情况或能量转化情况 确认机械能守恒 3 选取参考平面 表示出初 末状态的机械能 4 列出机械能守恒定律方程及相关辅助方程求解 例3一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落 到最低点时距水面还有数米距离 假定空气阻力可忽略 运动员可视为质点 下列说法正确的是 a 运动员到达最低点前重力势能始终减小b 蹦极绳张紧后的下落过程中 弹力做负功 弹性势能增加c 蹦极过程中 运动员 地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒d 蹦极过程中 重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 解析运动员到达最低点过程中 重力做正功 所以重力势能始终减少 a项正确 蹦极绳张紧后的下落过程中 弹力做负功 弹性势能增加 b项正确 蹦极过程中 运动员 地球和蹦极绳所组成的系统 只有重力和弹性力做功 所以机械能守恒 c项正确 重力势能的改变与重力势能零点选取无关 d项错误 答案abc 例4如图3所示 倾角为 的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球a和b 两球之间用一根长为l的轻杆相连 下面的小球b离斜面底端的高度为h 两球从静止开始下滑 不计球与地面碰撞时的机械能损失 且地面光滑 求 图3 1 两球都进入光滑水平面时两小球运动的速度大小 解析由于不计摩擦力及碰撞时的机械能损失 因此两球组成的系统机械能守恒 两球在光滑水平面上运动时的速度大小相等 设为v 根据机械能守恒定律有 2 此过程中杆对b球所做的功 解析根据动能定理 对b球有 三 功能关系 能量转化与守恒1 力学中几种常用的功能关系 2 能量守恒是无条件的 利用它解题一定要明确在物体运动过程的始 末状态间有几种形式的能在相互转化 哪些形式的能在减少 哪些形式的能在增加 表达式 e减 e增 例5如图4是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图 图中 和 为楔块 和 为垫板 楔块与弹簧盒 垫板间均有摩擦 在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中 图4 a 缓冲器的机械能守恒b 摩擦力做功消耗机械能c 垫板的动能全部转化为内能d 弹簧的弹性势能全部转化为动能 解析由于楔块与弹簧盒 垫板间有摩擦力 即摩擦力做负功 则机械能转化为内能 故a错误 b正确 垫板动能转化为内能和弹性势能 故c错误 而弹簧弹性势能也转化为动能和内能 故d错误 答案b 例6如图5所示 在高h 0 8m的水平光滑桌面上 有一轻弹簧 其左端固定 质量为m 1kg的小球在外力作用下使弹簧处于压缩状态 由静止释放小球 将小球水平弹出 小球离开弹簧时的速度为v1 3m s 不计空气阻力 求 图5 1 弹簧处于压缩状态时所具有的