高中物理 第八节 机械能守恒定律课件 新人教版必修2.ppt

物理 必修2 人教版 第七章机械能守恒定律第八节机械能守恒定律 栏目链接 情景切入 栏目链接 如果你喜欢追求刺激 勇于冒险 而且胆子足够大 那么请尝试目前户外活动中刺激度排行榜名列榜首的 蹦极 蹦极 就是跳 情景切入 栏目链接 跃者站在约40m以上 相当于10层楼高 高度的桥梁 塔顶 高楼 吊车甚至热气球上 把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处 然后两臂伸开 双腿并拢 头朝下跳下去 跳跃者在整个过程中重力势能 弹性势能以及动能相互转化 带来无尽的惊险刺激 如果整个过程没有机械能的损失 跳跃者将会如何运动 栏目链接 课标点击 栏目链接 1 会分析功能和势能之间的相互转化问题 2 会推导机械能守恒定律的表达式 3 会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒 4 会运用机械能守恒定律解决有关问题 并领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性 栏目链接 栏目链接 课前导读 栏目链接 1 重力势能与动能 物体由自由下落或沿光滑斜面下滑时 重力对物体做 物体的重力势能 动能 能转化成了 能 如图甲所示 2 弹性势能与动能 一 动能和势能的相互转化 正功 减少增加 重力势动 课前导读 栏目链接 被压缩的弹簧具有 势能 弹簧恢复原来形状的过程 弹力做正功 弹性势能 被弹出的物体的动能 转化为动能 如图乙所示 3 机械能 弹性势能和 的总称 通过重力或弹力做功 机械能可以从一种形式 成另一种形式 弹性 减少 增加弹性势能 重力势能 动能 转化 课前导读 栏目链接 1 推导 二 机械能守恒定律 ek2 ek1 ek2 ep2 ep1 ep2 ep1 ep2 互相转化保持不变 课前导读 栏目链接 3 守恒定律表达式 1 ek2 ek1 即 ek增 ep减 2 ek2 ep2 3 e2 4 守衡条件 只有 或 做功 ep1 ep2 ek1 ep2 e1 重力弹力 栏目链接 问题探究 问题一如何理解机械能守恒条件 栏目链接 1 守恒条件的几层含义 1 物体只受重力 只发生动能和重力势能的相互转化 如自由落体运动 抛体运动等 2 只有弹力做功 只发生动能和弹性势能的相互转化 如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧 和弹簧相互作用的过程中 对物体和弹簧组成的系统来说 机械能守恒 问题探究 栏目链接 3 物体既受重力 又受弹力 重力和弹力都做功 发生动能 弹性势能 重力势能的相互转化 如自由下落的物体落到竖直的弹簧上和弹簧相互作用的过程中 对物体和弹簧组成的系统来说 机械能守恒 2 判断系统的机械能是否守恒 通常可采用下列三种不同的方法 1 做功条件分析法 应用系统机械能守恒的条件分析 若物体系统内只有重力和弹力做功 其他力均不做功 则系统的机械能守恒 问题探究 栏目链接 2 能量转化分析法 从能量转化的角度进行分析 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 系统跟外界没有发生机械能传递 机械能也没有转变成其他形式的能 如没有内能增加 则系统的机械能守恒 3 增减情况分析法 直接从机械能中各种形式能量的增减情况进行分析 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 若系统的动能 或势能 不变 而势能 或动能 问题探究 栏目链接 却发生了变化 则系统的机械能也不守恒 若系统内各个物体的机械能均增加或均减少 则系统的机械能也不守恒 当然 这种方法只能判断系统的机械能明显不守恒的情况 对于另一些情况 如系统的动能增加而势能减少 则无法做出定性的分析 名师提示 从能量特点看 只有系统动能和势能相互转化 无其他形式能量 如内能 之间转化 则系统机械能守恒 从做功特点看 只有重力和系统内的弹力做功 问题探究 栏目链接 尝试应用 1 下列说法正确的是 a 机械能守恒时 物体一定不受阻力b 机械能守恒时 物体一定只受重力和弹力作用c 物体处于平衡状态时 机械能必然守恒d 物体所受的外力不等于零 其机械能也可以守恒 d 知识解惑 问题二怎样应用机械能守恒定律 栏目链接 1 应用机械能守恒定律时 相互作用的物体间的力可以是变力 也可以是恒力 只要符合守恒条件 机械能就守恒 2 机械能守恒定律 只涉及物体系的初 末状态的物理量 而不需分析中间过程的复杂变化 使处理问题得到简化 3 应用机械能守恒定律列方程的两条基本思路 1 守恒观点 始态机械能等于终态机械能 即 ek1 ep1 ek2 ep2 知识解惑 栏目链接 2 转化或转移观点 动能 或势能 的减少量等于势能 或动能 的增加量 即ek1 ek2 ep2 ep1 一个物体机械能的减少 或增加 量等于其他物体机械能的增加 或减小 量 即ea1 ea2 eb2 eb1 4 机械能守恒的判定 1 对单个物体而言 其机械能是否守恒一般通过做功来判定 分析除重力 弹簧弹力外 有无其他力做功 若无其他力做功 则其机械能守恒 若有其他力做功 且不为零 则其机械能必定不守恒 知识解惑 栏目链接 2 对几个物体组成的系统而言 其机械能是否守恒一般通过能量转化来判定 分析除重力势能 弹性势能和动能外 有无其他形式的能参与转化 若无其他形式的能参与转化 则系统的机械能守恒 若有其他形式的能参与转化 则系统机械能不守恒 5 应用机械能守恒定律的解题步骤 1 根据题意选取研究对象 物体或系统 2 明确研究对象的运动过程 分析研究对象在过程中的受力情况 弄清各力做功的情况 判断机械能是否守恒 知识解惑 栏目链接 3 恰当地选取零势能面 确定研究对象在过程中的始态和末态的机械能 4 根据机械能守恒定律的不同表达式列方程 并求解结果 名师提示 机械能守恒定律是有条件的 即只有重力或弹力做功 而动能定理的成立是没有条件限制的 它不但可以有重力和弹力做功 还可以有其他力做功 机械能守恒着眼于系统初 末状态的机械能的表达式 动能定理着眼于初 末状态的动能的变化及整个过程中合外力做的功 问题探究 尝试应用 栏目链接 2 如图所示 地面上竖直放一根轻弹簧 其下端和地面连接 一物体从弹簧正上方距弹簧一定高处自由下落 则 a 物体和弹簧接触时 物体的动能最大b 与弹簧接触的整个过程 物体的动能和弹簧弹性势能的和不断增加c 与弹簧接触的整个过程 物体的动能与弹簧弹性势能的和先增加后减小 问题探究 栏目链接 c d 物体在反弹阶段 动能一直增加 直到物体脱离弹簧为止 栏目链接 知识解惑 题型1机械能守恒的条件 栏目链接 例1 双选 如右图所示 一轻弹簧固定于o点 另一端系一重物 将重物从与悬点o在同一水平面且弹簧保持原长的a点无初速度地释放 让它自由摆下 不计空气阻力 在重物由a点摆向最低点b的过程中 下列说法正确的是 a 重物的机械能守恒b 重物的机械能减少c 重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变d 重物与弹簧组成的系统机械能守恒 知识解惑 栏目链接 重物由a点下摆到b点的过程中 弹簧被拉长 弹簧的弹力对重物做了负功 所以重物的机械能减少 故选项a错误 b正确 此过程中 由于只有重力和弹簧的弹力做功 所以重物与弹簧组成的系统机械能守恒 即重物减少的重力势能 等于重物获得的动能与弹簧的弹性势能之和 故选项c错误 d正确 bd 知识解惑 栏目链接 名师归纳 判断机械能是否守恒时 对单个物体往往从做功的角度去分析 若只有重力做功 其他力不做功或做功的代数和为零 则该物体的机械能守恒 对几个物体组成的系统往往从能量转化的角度去分析 若系统内不存在其他形式的能与机械能之间的相互转化 则该系统的机械能守恒 知识解惑 变式应用 栏目链接 1 下列说法中正确的是 a 用绳子拉着物体匀速上升 只有重力和弹力对物体做功 物体的机械能守恒b 做竖直上抛运动的物体 只有重力对它做功 机械能守恒c 沿光滑斜面自由下滑的物体 只有重力对物体做功 机械能守恒d 用水平拉力使物体沿光滑水平面匀加速运动 机械能守恒 知识解惑 栏目链接 bc 选项a中 弹力对物体做功 但没有弹性势能参与转化 机械能不守恒 选项b中 竖直上抛的物体 只受重力作用 机械能守恒 选项c中 物体除受重力作用外 还受斜面支持力作用 但支持力不做功 机械能守恒 选项d中 有拉力做功 故机械能不守恒 知识解惑 栏目链接 题型2单个物体的机械能守恒定律 例2如图所示 在水平台面上的a点 一个质量为m的物体以初速度v0被抛出 不计空气阻力 求它到达b点时速度的大小 知识解惑 栏目链接 知识解惑 栏目链接 知识解惑 栏目链接 名师归纳 在利用机械能守恒定律表达式e1 e2解题时 由于重力势能的相对性 必须先选取参考平面 方可解题 知识解惑 变式应用 栏目链接 知识解惑 栏目链接 知识解惑 栏目链接 题型3系统的机械能守恒 例3如图所示 一很长的 不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮 绳两端各系一小球a和b a球质量为m 静置于地面 b球质量为3m 用手托住 高度为h 此时轻绳刚好拉紧 从静止开始释放b后 a可能达到的最大高度为 a hb 1 5hc 2hd 2 5h 知识解惑 栏目链接 b 知识解惑 栏目链接 名师归纳 对于相互作用的整体 在进行能量转化时 单独一个物体机械能一般不守恒 但系统机械能守恒 可利用机械能守恒定律对系统列方程求解相关量 知识解惑 变式应用 栏目链接 质量分别为m和m 其中m 2m 的两个小球p和q 中间用轻质杆固定连接 在杆的中点o处有一个固定转轴 如图所示 现在把杆置于水平位置后自由释放 在q球顺时针摆动到最低位置的过程中 下列有关能量的说法正确的是 a q球的重力势能减少 动能增加 q球和地球组成的系统机械能守恒b p球的重力势能 动能都增加 p球和地球组成的系统机械能不守恒 知识解惑 栏目链接 c c p球 q球和地球组成的系统机械能守恒d p球 q球和地球组成的系统机械能不守恒 知识解惑 栏目链接 例4如图所示 光滑的