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文档简介
8机械能守恒定律18机械能守恒定律11过山车在机械装置的作用下达到最高处,之后它是在完全没有动力的情况下完成运转。这其中的物理原理是什么?2过山车在机械装置的作用下达到最高处,之后它是在完全没有动力的2在物理变化过程中,是否可能存在某一不变的物理量呢?3在物理变化过程中,是否可能存在某一不变的物理量呢?331.理解物体的动能和势能可以相互转化,知道什么是机械能。2.理解机械能守恒定律及其条件。(重点)
3.会判定具体问题中机械能是否守恒,并能运用机械能守恒定律解决问题。(难点)
41.理解物体的动能和势能可以相互转化,知道什么是机械能。441.机械能的概念:我们把重力势能、弹性势能和动能统称为机械能。注:机械能具有相对性,其大小与参考平面和参考系的选取有关,机械能是标量。【探究一:动能与势能怎样相互转化?】51.机械能的概念:我们把重力势能、弹性势能和动能统称为机械能5在只有重力和弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转化,但机械能的总量保持不变。解:以地面为参考平面。弹力做功:动能
弹性势能(1)确定研究对象和研究过程;A球的速度大于B球的速度(3)分析物体的运动,恰当地选取参考平面,确定物体初、末状态的机械能(势能和动能);所以小球刚离开轨道底端B点时的速度大小为:小球摆到另一侧相同高度说明了什么?小球的能量转化有定量的关系吗?机械能的概念:我们把重力势能、弹性势能和动能统称为机械能。零势能点,如图所示)()(2)物体除受重力和弹簧弹力外,还受其他力,但其他力不做功(或做功的代数和为零)理解物体的动能和势能可以相互转化,知道什么是机械能。弹力做功:动能
弹性势能(3)从能量转化角度看,只有系统内动能和势能的相互转化,无其他形式能量的转化三、应用机械能守恒定律的条件动能和弹性势能是怎样互相转化的?【探究一:动能与势能怎样相互转化?】除重力(弹力)以外还有其他力,但其他力都不做功(做功的代数和为0)。(3)分析物体的运动,恰当地选取参考平面,确定物体初、末状态的机械能(势能和动能);上坡:重力做负功,重力势能增加动能减小,动能转化为重力势能下坡:重力做正功,重力势能减少动能增加,重力势能转化为动能2.动能与重力势能是怎样转化的?6在只有重力和弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转6试用能量的观点描述运动员的运动过程。7试用能量的观点描述运动员的运动过程。77所以小球刚离开轨道底端B点时的速度大小为:平后将小球无初速释放,则经过最低点时(以悬点为若只有弹力做功,则物体的机械能不一定守恒【探究一:动能与势能怎样相互转化?】若只有弹力做功,则物体的机械能不一定守恒如图为翻滚过山车示意图,圆轨道的半径为10m,为了机械能的概念:我们把重力势能、弹性势能和动能统称为机械能。一个物体沿着光滑的曲面滑下,在A点时动能为Ek1,重力势能为Ep1;弹力做功:动能
弹性势能抛出的篮球在空中运动(不计阻力)试用能量的观点描述小车的运动过程。小球摆到另一侧相同高度说明了什么?小球的能量转化有定量的关系吗?在只有重力和弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转化,但机械能的总量保持不变。动能与重力势能是怎样转化的?理解物体的动能和势能可以相互转化,知道什么是机械能。两质量相同的小球A、B,分别用线悬在等高的O1、(2)物体除受重力和弹簧弹力外,还受其他力,但其他力不做功(或做功的代数和为零)若只有弹力做功,则物体的机械能不一定守恒做变速运动的物体机械能可能守恒动能和弹性势能是怎样互相转化的?机械能的概念:我们把重力势能、弹性势能和动能统称为机械能。从能量的角度分析两物体的运动有哪些共同点?8所以小球刚离开轨道底端B点时的速度大小为:从能量的角度分析两8试用能量的观点描述小车的运动过程。3.动能和弹性势能是怎样互相转化的?9试用能量的观点描述小车的运动过程。3.动能和弹性势能是怎样互9蹦床小车和人的运动有什么共同点?10蹦床小车和人的运动有什么共同点?1010你能举出生活中动能和势能之间相互转化的例子吗?探究结论:通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化成另一种形式。【探究一:动能与势能怎样相互转化?】11你能举出生活中动能和势能之间相互转化的例子吗?探究结论:通过11mgF小球摆到另一侧相同高度说明了什么?小球的能量转化有定量的关系吗?【探究二:机械能守恒定律及其条件】12mgF小球摆到另一侧相同高度说明了什么?小球的能量转化有定量12单摆摆动中各能量的变化13单摆摆动中各能量的变化13131.理论推导一个物体沿着光滑的曲面滑下,在A点时动能为Ek1,重力势能为Ep1;在B点时动能为Ek2,重力势能为Ep2。试判断物体在A点的机械能E1和在B点的机械能E2的关系。141.理论推导1414从重力做功与重力势能变化的关系知由以上两式可得:移项后有即由动能定理:GN15从重力做功与重力势能变化的关系知由动能定理:GN15152.机械能守恒定律(1)内容:在只有重力做功或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。(2)数学表达式:①即(任意状态下机械能都不变)②
即(动能的增加量等于势能的减小量)【探究归纳】162.机械能守恒定律①②【探究归纳】1616只有重力做功或弹簧弹力做功3.机械能守恒条件:(1)物体只受重力或弹力,不受其他力vv0GGv0G17只有重力做功或弹簧弹力做功3.机械能守恒条件:(1)物体只受17(2)物体除受重力和弹簧弹力外,还受其他力,但其他力不做功(或做功的代数和为零)(3)从能量转化角度看,只有系统内动能和势能的相互转化,无其他形式能量的转化乙甲ABCA光滑斜面上运动的物体V018(2)物体除受重力和弹簧弹力外,还受其他力,但其他力不做功(18学以致用下列实例中哪些情况机械能是守恒的?跳伞员利用降落伞在空中匀速下落抛出的篮球在空中运动(不计阻力)光滑水平面上运动的小球,把弹簧压缩后又被弹回来。v19学以致用跳伞员利用降落伞在空中匀速下落抛出的篮球在空中运动(19例题:把一个小球用细绳悬挂起来,就构成一个摆。摆长为l,最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大?解:拉力F不做功,只有重力G做功,小球机械能守恒。以最低点为参考平面。OBAθlGFT最低点O的机械能为由解得最高点A的机械能为20例题:把一个小球用细绳悬挂起来,就构成一个摆。摆长为l,最大20(1)确定研究对象和研究过程;【解题总结】应用机械能守恒定律解题的一般步骤:(2)分析物体的受力,明确各力做功的情况,判断是否符合机械能守恒的条件;(3)分析物体的运动,恰当地选取参考平面,确定物体初、末状态的机械能(势能和动能);(4)根据机械能守恒定律列方程求解。21(1)确定研究对象和研究过程;【解题总结】(2)分析物体的受21一、动能与势能的相互转化重力做功:动能
重力势能
弹力做功:动能
弹性势能二、机械能守恒定律在只有重力和弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转化,但机械能的总量保持不变。三、应用机械能守恒定律的条件1.只受重力(弹力),不受其他力。2.除重力(弹力)以外还有其他力,但其他力都不做功(做功的代数和为0)。22一、动能与势能的相互转化22221.下列关于机械能是否守恒的叙述中,正确的是()A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.做变速运动的物体机械能可能守恒C.外力对物体做功为零时,机械能一定守恒D.若只有弹力做功,则物体的机械能不一定守恒B231.下列关于机械能是否守恒的叙述中,正确的是()B23232.(2012·海南高考)下列关于功和机械能的说法,
正确的是()
A.在有阻力作用的情况下,物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功
B.合力对物体所做的功等于物体动能的改变量
C.物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能,其大小与势能零点的选取有关
D.运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量242.(2012·海南高考)下列关于功和机械能的说法,
正确的24【解析】选B、C.物体重力势能的减少量一定等于重力做的功,与有无其它力、其它力是否做功都无关;根据动能定理,合力对物体所做的功一定等于物体动能的改变量;物体的重力势能是系统共同具有的,也是相对的;在只有重力做功的情况下,物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量,即机械能守恒。25【解析】选B、C.物体重力势能的减少量一定等于重力做的功,与253.两质量相同的小球A、B,分别用线悬在等高的O1、O2点,A球的悬线比B球的长,把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放,则经过最低点时(以悬点为零势能点,如图所示)()A.A球的速度大于B球的速度B.A球的动能大于B球的动能C.A球的机械能大于B球的机械能D.A球的机械能等于B球的机械能ABD
263.两质量相同的小球A、B,分别用线悬在等高的O1、ABD26理解物体的动能和势能可以相互转化,知道什么是机械能。下列关于机械能是否守恒的叙述中,正确的是()弹力做功:动能
弹性势能试判断物体在A点的机械能E1和在B点的机械能E2的关系。这其中的物理原理是什么?(4)根据机械能守恒定律列方程求解。物体的重力势能是系统共同具有的,也是相对的;摆长为l,最大偏角为θ。即(动能的增加量等于势能的减小量)解:拉力F不做功,只有重力G做功,小球机械能守恒。A球的速度大于B球的速度弹力做功:动能
弹性势能动能和弹性势能是怎样互相转化的?理解物体的动能和势能可以相互转化,知道什么是机械能。根据动能定理,合力对物体所做的功一定等于物体动能的改变量;只受重力(弹力),不受其他力。一个物体沿着光滑的曲面滑下,在A点时动能为Ek1,重力势能为Ep1;解:以地面为参考平面。小球摆到另一侧相同高度说明了什么?小球的能量转化有定量的关系吗?在只有重力和弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转化,但机械能的总量保持不变。(1)内容:在只有重力做功或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。4.如图所示,在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道,半径OA在水平方向,一个小球从顶端A点由静止开始下滑,已知轨道半径R=10cm,不计摩擦,求小球刚离开轨道底端B点时的速度大小?27理解物体的动能和势能可以相互转化,知道什么是机械能。4.如图27解:以小球(含地球)为研究对象,小球在轨道上作变速圆周运动,受到重力和支持力作用,支持力是一个大小、方向均改变的力,但因其方向始终垂直于小球的运动方向,所以对小球不做功(这是难点),全程只有重力作功,所以该题可用机械能守恒定律求解。选取B点所在水平面为零势能面,以小球在A点时为初态,经过B点时为末态,则依据机械能守恒定律可知:所以小球刚离开轨道底端B点时的速度大小为:28解:以小球(含地球)为研究对象,小球在轨道上作变速圆周运动,285.如图为翻滚过山车示意图,圆轨道的半径为10m,为了安全,则过山车由静止开始向下运动时离地至少多高?(不考虑空气阻力和摩擦阻力)hBA解:以地面为参考平面。在最高点B时,只有重力提供向心力,295.如图为翻滚过山车示意图,圆轨道的半径为10m,为了hB29探究结论:通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化成另一种形式。弹力做功:动能
弹性势能A球的机械能大于B球的机械能除重力(弹力)以外还有其他力,但其他力都不做功(做功的代数和为0)。A球的速度大于B球的速度平后将小球无初速释放,则经过最低点时(以悬点为(2)物体除受重力和弹簧弹力外,还受其他力,但其他力不做功(或做功的代数和为零)你能举出生活中动能和势能之间相互转化的例子吗?A球的速度大于B球的速度小球摆到另一侧相同高度说明了什么?小球的能量转化有定量的关系吗?选取B点所在水平面为零势能面,以小球
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