高中物理 第四节 机械能守恒定律课件 粤教版必修2.ppt

物理 必修2 粤教 第四章机械能和能源第四节机械能守恒定律 重点 机械能守恒定律的内容 参考面选择对机械能的影响 难点 机械能守恒的条件判断及应用 栏目链接 预习篇 1 机械能 动能和势能 包括 和 统称为 2 机械能守恒定律 1 推导 如图所示 质量为m的物体 从a点开始自由下落 经过高度为h1的b点时速度为v1 下落到高度为h2的c点时速度为v2 研究从b到c的这段过程 重力势能 弹性势能 机械能 栏目链接 预习篇 由动能定理 wg mgh1 mgh2 重力 弹簧的弹力 保持不变 ep2 ek2 栏目链接 预习篇 ep ek 对单一物体 不需要选择零势能面 ea eb 对系统 不需要选择零势能面 4 守恒条件 只有 或 做功 重力 弹簧的弹力 栏目链接 栏目链接 考点篇 考点1机械能守恒定律的理解 1 表达式的理解 1 机械能守恒的观点 ep1 ek1 ep2 ek2 表示初 末状态的机械能相等 2 能量转化的观点 ep ek 表示单个物体动能的增加量等于势能的减少量 3 能量转移的观点 ea eb 表示系统内a物体机械能的增加量等于b物体机械能的减少量 栏目链接 考点篇 2 守恒的条件的理解 1 从做功角度 只有重力 或弹力 做功 具体含义 只受重力或弹力 如图甲 所有的抛体运动 不计阻力 自由落体运动 还受其他力 但其他力不做功 如图乙 丙 物体从光滑斜面滑下 绳牵物体自然摆动 其他力也做了功 但是做功的代数和为零 如图丁 滑轮两边吊着两物体组成的系统 栏目链接 考点篇 2 从机械能定义 动能和势能之和是否变化 栏目链接 考点篇 例1 双选 如图所示 下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 a 甲图中 物体a将弹簧压缩的过程中 a机械能守恒 栏目链接 考点篇 b 乙图中 a置于光滑水平面 物体b沿光滑斜面下滑 物体b机械能守恒c 丙图中 不计任何阻力时a加速下落 b加速上升过程中 a b系统机械能守恒d 丁图中 小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时 小球的机械能守恒 栏目链接 甲图重力和弹力做功 物体a和弹簧组成的系统机械能守恒 但物体a机械能不守恒 a错 乙图中物体b除受重力外 还受弹力 弹力对b做负功 机械能不守恒 但从能量特点看a b组成的系统机械能守恒 b错 丙图中绳子张力对a做负功 对b做正功 代数和为零 a b机械能守恒 c对 丁图中动能不变 势能不变 机械能守恒 d对 cd 考点篇 栏目链接 考点篇 小结 判断机械能守恒的方法常见的两方面的思路 看物体 或系统 是否满足只有重力 或弹簧的弹力 做功的条件 若满足机械能一定守恒 直接判断物体 或系统 的动能和势能总量是否变化 栏目链接 变式训练 考点篇 1 关于机械能是否守恒 下列说法正确的是 a 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒b 做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒c 做变速运动的物体机械能可能守恒d 合外力对物体做功不为零 机械能一定不守恒 c 栏目链接 若物体是在竖直平面内做匀速直线或匀速圆周运动 则机械能不守恒 a b错 合外力做功不为零 若这里的合外力仅为重力或弹力的话 机械能可能守恒 d错 考点篇 栏目链接 考点2机械能守恒定律的应用 考点篇 1 解题方法 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 3 恰当地选取零势面 确定研究对象在过程中的始态和末态的机械能 4 选取恰当的表达式 列方程求解 栏目链接 考点篇 2 与动能定理的比较 1 区别 机械能守恒定律反映了当物体满足守恒条件时 物体初 末状态的机械能的关系 动能定理揭示了物体动能的变化跟引起这种变化的合外力的功的关系 2 联系 能用机械能守恒解决的问题 动能定理一定能解决 反之未必 故涉及功能关系问题时 优先考虑动能定理 栏目链接 考点篇 例2如右图所示 质量为m的小球系在长为r的细线的一端 细线另一端可绕o点在竖直平面内自由转动 要使小球能达到最高点b 小球在最低点a应具有多大的速度 栏目链接 考点篇 栏目链接 考点篇 栏目链接 考点篇 小结 机械能守恒问题的分析方法 应用机械能守恒定律解题时 可通过以下过程进行 1 确定研究对象及初 末状态 2 分析物体的受力情况及各力做功的情况 3 判断机械能是否守恒 4 确定初末状态的机械能 列出方程 5 求解结果 栏目链接 变式训练 考点篇 2 滑板运动已成为青少年所喜爱的一种体育运动 如图所示小明同学正在进行滑板运动 图中ab段路面是水平的 bcd是一段r 20m的拱起的圆弧路面 圆弧的最高点c比ab高出h 1 25m 已知人与滑板的总质量为m 60kg 小明自a点由静止开始运动 在ab路段他单腿用力蹬地 到达b点前停止蹬地 然后冲上圆弧路段 结果到达c点时恰好对地面压力为零 不计滑板与各路段之间的摩擦力及经过b点时的能量损失 g取10m s2 求 栏目链接 考点篇 1 小明到达c点的速度 2 小明在ab段所做的功 栏目链接 考点篇 栏目链接 考点3机械能守恒定律与其他模型的综合 考点篇 机械能守恒定律在近年高考中 和动能定理一样 经常会与平抛运动 圆周运动等模型一起 结合临界条件 进行综合考察 需引起重视 例3如图所示 abc和def是同一竖直面内两条光滑轨道 其中abc末端水平 def是半径为r 0 4m的半圆形轨道 其直径df沿竖直方向 c d可看作重合 现有一可视为质点的小球从轨道abc上距c点高为h的地方由静止释放 求 栏目链接 考点篇 1 要使小球从c处水平进入def轨道且沿轨道运动 则小球释放高度h至少为多少 2 若小球静止释放处离c点的高度h小于第 1 问中h的最小值 则小球恰好可击中与圆心等高的e点 求此时小球释放的高度h 取g 10m s2 栏目链接 考点篇 见解析 栏目链接 变式训练 考点篇 3 如图 光滑水平面ab与竖直面的半圆形导轨在b点相连接 导轨半径为r 一质量为m的静止木块在a处压缩弹簧 释放后 木块获得一向右的初速度