2020高中物理 第七章 机械能守恒定律 阶段核心素养整合7课件 新人教版必修2

第七章,机械能守恒定律,阶段核心素养整合,核心素养脉络构建,核心素养整合提升,(3)从能量角度分析，此方法既适用于恒力做功，也适用于变力做功。根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功。如果系统机械能增加，说明外界对系统做正功；如果系统机械能减少，说明外界对系统做负功。,2功的计算方法(1)定义法求功：利用公式wflcos求功。(2)利用功率求功：若牵引力做功时发动机的功率p一定，则在时间t内做的功可用wpt来求。(3)根据功能关系求功根据以上功能关系，若能求出某种能量的变化，就可以求出相应的功。,如图所示，质量m1.0kg的物体从半径r5m的圆弧的a端，在拉力f作用下从静止沿圆弧运动到顶点b。圆弧ab在竖直平面内，拉力f的大小为15n，方向始终与物体的运动方向一致。若物体到达b点时的速度v5m/s，圆弧ab所对应的圆心角60，bo边在竖直方向上，取g10m/s2。在这一过程中，求：(1)重力mg做的功；(2)拉力f做的功；(3)圆弧面对物体的支持力fn做的功；(4)圆弧面对物体的摩擦力ff做的功。,典例1,答案：(1)25j(2)78.5j(3)0(4)41j,二、动能定理的理解及应用1对动能定理的理解(1)w总w1w2w3是包含重力在内的所有力做功的代数和，若合外力为恒力，也可这样计算：w总f合lcos。(2)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。(3)做功的过程是能量转化的过程，动能定理表达式中的“”的意义是一种因果联系的数值上相等的符号，它并不意味着“功就是动能增量”，也不意味着“功转变成了动能”，而是意味着“功引起物体动能的变化”。(4)动能定理公式两边每一项都是标量，因此动能定理是一个标量方程。,2应用动能定理的注意事项(1)明确研究对象的研究过程，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)，明确各力做的功大小及正、负情况。(3)有些力在运动过程中不是始终存在，若物体运动过程中包含几个物理过程，物体运动状态、受力等情况均发生变化，则在考虑外力做功时，必须根据不同情况，分别对待。(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。,典例2,(1)滑环第一次通过o1的最高点a处时对轨道的作用力大小和方向；(2)滑环通过o1最高点a的次数；(3)滑环在cd段所通过的总路程。解题指导：认真分析滑环的运动过程及受力情况，根据牛顿运动定律和动能定理求解。,答案：(1)148n方向竖直向下(2)6次(3)78m,三、机械能守恒的判断及应用1机械能是否守恒的判断(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，机械能不变。(2)只有弹簧弹力做功，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。,(3)系统受重力和弹簧的弹力，只有重力和弹力做功，只发生动能、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，机械能不变。(4)除受重力(或弹力)外，还受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零，如物体在沿斜面拉力f的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能不变。只要满足上述条件之一，机械能一定守恒。,2应用机械能守恒定律的解题思路(1)明确研究对象，即哪些物体参与了动能和势能的相互转化，选择合适的初态和末态。(2)分析物体的受力并分析各个力做功，看是否符合机械能守恒条件，只有符合条件才能应用机械能守恒定律。(3)正确选择守恒定律的表达式列方程，可对分过程列式，也可对全过程列式。(4)求解结果并说明物理意义。,如图所示，光滑的水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在a点，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道mnp，其形状为半径r0.8m的圆环剪去了左上角135的圆弧，mn为其竖直直径，p点到桌面的竖直距离也是r。用质量m0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到c点，弹簧和物块具有的弹性势能为ep，释放后物块从桌面右边缘d点飞离桌面后，由p点沿圆轨道切线落入圆轨道。g10m/s2，求：(1)ep的大小；(2)判断m能否沿圆轨道到达m点。,典例3,解题指导：物块在整个运动过程中，只有弹簧弹力和重力做功，机械能守恒。,答案：(1)1.6j(2)不能到达m点,实战演练触及高考,动能定理、机械能守恒定律的应用是高考的重点考查内容之一，考查形式多样，考查角度多变，大部分试题与牛顿定律、圆周运动、平抛运动、航空航天及电磁学知识相联系，试题设计思路隐蔽，过程复杂，且与生产、生活、现代科技相联系，综合性强，难度较大。,一、高考真题探析(2019全国卷，18)(多选)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能e总等于动能ek与重力势能ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的e总和ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。由图中数据可得()a物体的质量为2kgbh0时，物体的速率为20m/sch2m时，物体的动能ek40jd从地面至h4m，物体的动能减少100j,ad,典例,解题指导：(1)从图像中可获取的信息是：物体上升的最大高度h4m；物体在最高点的势能ep80j，动能ek0；物体的初始动能ek100j；物体在上升过程中机械能的减少量e20j。(2)由获取的有用信息结合动能、势能、动能定理，综合分析解答。,二、临场真题练兵1(2019全国卷，17)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。该物体的质量为()a2kgb1.5kgc1kgd0.5kg,c,解析：画出运动示意图，设阻力为f，据动能定理知ab(上升过程)：ekbeka(mgf)hcd(下落过程)：ekdekc(mgf)h整理以上两式得：mgh30j，解得物体的质量m1kg。选项c正确。,2(2019天津卷，1)2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为m、半径为r，探测器的质量为m，引力常量为g，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的(),a,3(2018天津卷，2)滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道ab，从滑道的a点滑行到最低点b的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿ab下滑过程中()a所受合外力始终为零b所受摩擦力大小不变c合外力做功一定为零d机械能始终保持不变,c,解析：运动员从a点滑到b点的过程中速率不变，则运动员做匀速圆周运动。a错：运动员做匀速圆周运动，合外力指向圆心。b错：如图所示，运动员受到的沿圆弧切线方向的合力为零，即ffmgsin，下滑过程中减小，sin变小，故摩擦力ff变小。c对：由动能定理知，匀速下滑动能不变，合外力做功为零。d错：运动员下滑过程中动能不变，重力势能减小，机械能减小。,4(2019江苏卷，8)(多选)如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从a点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到a点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中(),bc,5(2019天津卷，10)完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，其甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板bc是与水平甲板ab相切的一段圆弧，示意如图2，ab长l1150m，bc水平投影l2