《高中物理必修第二册复习》课件

《高中物理必修第二册复习》机械能及守恒定律曲线运动和万有引力定律牛顿力学的局限性与相对论初步（选）拓展和加深力和运动的关系拓展：力是物体运动状态改变的原因力可以改变速度的大小，还可以改变速度的方向加深：学习了万有引力，加深对重力的理解学会从能量的角度看问题功是能量转化的量度学会从能量的角度看问题机械能守恒定律追寻守恒量问题一质量为0.5kg的石块从10m高处以30o角斜向上方抛出，初速度v0大小为5m/s，不计空气阻力，g=10m/s2石块落地的速度有多大？角度一：力和运动的角度------抛体运动v2v1水平方向：匀速直线运动竖直方向：竖直上抛运动v2’v1v方法：运动的合成与分解

水平方向：匀速直线运动竖直方向：竖直上抛运动

v2v1v2’v1v’

角度二：能量的角度

动能定理机械能守恒

v

思考：如果空气阻力不能忽略不计，石块落地速度大小有何变化？你从哪个角度来解释呢？问题二：如图所示，竖直弹簧固定在水平地面上，弹簧的劲度系数为k，原长为l。质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处自由下落，与弹簧接触后压缩弹簧，直至运动到最低点。已知重力加速度为g，求铁球的动能在哪个位置最大？角度一：力和运动的角度思考：铁球从下落到将弹簧压缩到最短，经历了几个运动过程？每个过程都做怎样的运动？在哪个位置速度最大？位置1位置2位置4位置3下落点弹簧原长弹力重力相等处最低点位置1---位置2位置2---位置3位置3---位置4只受重力自由落体运动

加速度变小的加速运动

加速度变大的减速运动铁球在位置3，即弹力与重力相等处，速度最大，动能最大。此处位置距离地面：v位置1位置2g位置3a位置4a

角度二：能量的角度思考：小铁球运动的过程中所受各力做功的情况如何？重力势能如何变化？系统的弹性势能如何变化？铁球的动能如何变化？角度二：能量的角度思考：铁球运动的过程中所受各力做功的情况如何？动能定理

x

如何求弹簧弹力做功？分割和积累的方法如图弹弹弹-（）---FxF弹=kxF弹0

化整为零以恒代变积零为整xx0F弹F弹0角度二：能量的角度动能定理假设铁球将弹簧压缩x长度时，动能最大

由数学知识可得，当动能最大时：

动能最大处到地面距离为：

x角度二：能量的角度机械能守恒

其中：由数学知识可得：

动能最大处到地面距离：x问题三已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T,求地球同步卫星离地球表面的高度h。卫星运动特点：

卫星受力特点：

卫星在赤道平面上绕地球自西向东运动，相对地球表面静止

已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T,求地球同步卫星离地球表面的高度h。忽略地球自转，地表处任意质量为m0物体：

估算：已知地球半径为R≈6400km，地球表面的重力加速度为g=9.8m/s2，地球自转的周期为T=86400s，地球同步卫星离地球表面的高度大约为多少？

🌍🛰️思考：如何将卫星发射到地球同步轨道？利用所学到的力和运动的知识，实现对卫星轨道的控制🌍🛰️Ⅰ：近地轨道Ⅱ：转移轨道Ⅲ：同步轨道Ⅰv1Ⅱv2v3Ⅲv4环绕速度v1环绕速度v4近地点速度v2远地点速度v3加速离心加速离心你能利用所学到能量的知识，分析卫星能量的变化吗？🌍🛰️AB从近地点A至远地点B过程中引力做功引起引力势能的变化：

即A、B两个状态的机械能守恒

可得：同时，根据动能定理：演绎推理加深对力的作用效果的认识力在空间上的积累效果----做功力瞬时作用效果----产生加速度运动的变化瞬时效果？相互作用（力）积累效果（时间）能量的变化积累效果（空间）探究一摩擦生热及产生内能的有关计算情境导引如图所示,在光滑的水平面上,有一质量为m0的长木块以一定的初速度向右匀速运动,将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端,小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ,当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止,此时长木块对地的位移为l,这个过程中,思考下列问题:(1)小铁块和长木块的动能怎样变化?分别变化了多少?(2)系统的机械能和内能怎样变化?分别变化了多少?要点提示

(1)根据动能定理有μmg(l-L)=mv2-0,其中(l-L)为小铁块相对地面的位移,从上式可看出ΔEkm=μmg(l-L),即小铁块的动能增加了μmg(l-L)。摩擦力对长木块做负功,根据功能关系,得ΔEkm0=-μmgl,即长木块的动能减少了μmgl。(2)系统机械能的减少量ΔE=μmgl-μmg(l-L)=μmgL。系统的总能量是守恒的,损失的机械能转化成了内能,所以内能增加量为E内=μmgL。知识归纳摩擦生热问题1.系统内一对静摩擦力对物体做功时,由于相对位移为零而没有内能产生,只有物体间机械能的转移。2.作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的距离的乘积,在数值上等于滑动过程产生的内能。即Q=F滑x相对,其中F滑必须是滑动摩擦力,x相对必须是两个接触面的相对滑动距离(或相对路程)。迁移应用例1(多选)如图所示,质量为m0、长度为l的小车静止在光滑的水平面上。质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现有一水平恒力F作用在小物块上,使物块从静止开始做匀加速直线运动,物块和小车之间的摩擦力为Ff。经过时间t,小车运动的位移为s,物块刚好滑到小车的最右端(

)A.此时物块的动能为(F-Ff)(s+l)B.这一过程中,物块对小车所做的功为Ff(s+l)C.这一过程中,物块和小车增加的机械能为FsD.这一过程中,物块和小车产生的内能为Ffl答案

AD解析

对物块分析,物块的位移为s+l,根据动能定理得,(F-Ff)(s+l)=Ek-0,所以物块到达小车最右端时具有的动能为(F-Ff)(s+l),故A正确;对小车分析,小车的位移为s,所以物块对小车所做的功为Ffs,故B错误;物块与小车摩擦产生的内能Q=Ffx相对=Ffl,故D正确;根据功能关系得,外力F做的功转化为小车与物块的机械能和摩擦产生的内能,则有F(l+s)=ΔE+Q,则ΔE=F(l+s)-Ffl,故C错误。规律方法

(1)公式W=F·l·cos

θ中l均指物体对地位移。(2)两物体间滑动摩擦产生的内能Q=Ff·x相对,x相对指两接触面间的相对位移(或相对路程)。变式训练1电动机带动水平传送带以速度v匀速传动,一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上,若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ,如图所示。传送带足够长,当小木块与传送带相对静止时,求:(1)小木块的位移。(2)传送带转过的路程。(3)小木块获得的动能。(4)摩擦过程中产生的内能。(4)小木块在和传送带达到共同速度的过程中,相对传送带移动的距离

探究二对功、能关系的理解情境导引高山滑雪起源于阿尔卑斯山地域,又称“阿尔卑斯滑雪”或“山地滑雪”,是一项古老的滑雪运动。如图所示,运动员从高山上由静止滑下,不计空气阻力。请思考:(1)下滑中,有哪些力对运动员做功?(2)如何判断运动员重力势能、动能及机械能的变化情况?要点提示

(1)运动员受到重力、支持力及摩擦力的作用,其中重力做正功,摩擦力做负功,支持力不做功。(2)运动员重力势能的变化仅取决于重力做功,动能的变化取决于合力做的总功,机械能的变化取决于除重力之外其他力做功。知识归纳1.功是能量转化的量度不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的。做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程。且做了多少功,就有多少能量发生转化(或转移),因此,功是能量转化的量度。2.常见的几种功能关系

功能的变化表达式重力做功正功重力势能减少重力势能变化WG=-ΔEp或WG=Ep1-Ep2负功重力势能增加弹力做功正功弹性势能减少弹性势能变化W弹=-ΔEp或W弹=Ep1-Ep2负功弹性势能增加合力做功正功动能增加动能变化W合=ΔEk或W合=Ek2-Ek1负功动能减少除重力及系统内弹力外其他力做功正功机械能增加机械能变化W其他=ΔE或W其他=E2-E1负功机械能减少两物体间滑动摩擦力对物体系统做功内能变化(增加)Q热=Ff·x相对画龙点睛

功是力在空间上的积累,能量反映了物体对外做功的本领,功与能不可相互转化,但能量的转化是通过做功来实现的。迁移应用例2(多选)假设质量为m的跳伞运动员,由静止开始下落,在打开伞之前受恒定阻力作用,下落的加速度为

g,在运动员下落h的过程中,下列说法正确的是(

)A.运动员的重力势能减少了

mghB.运动员克服阻力所做的功为

mghC.运动员的动能增加了

mghD.运动员的机械能减少了

mgh答案

CD规律方法

应用功能关系解题的两点注意1.应用功能关系解题时,首先要弄清楚有哪些力在做功,这些力做的功等于哪种形式能量的变化,然后列出相应关系方程做进一步的分析。2.正确把握几种功能关系:(1)合力对物体所做的功等于物体动能的增量;(2)重力做功等于重力势能的减少量;(3)除重力或弹力以外的其他力做的功等于物体机械能的增加量。变式训练2(多选)如图所示,一个质点在重力和水平恒力作用下在竖直面内运动,速度从竖直方向变为水平方向,在此过程中,质点的(

)A.机械能守恒

B.机械能不断增加C.重力势能不断减小 D.动能先减小后增大答案

BD解析

由于除重力外,有水平恒力方向向右,做正功,故机械能增加,选项A错误,B正确;重力做负功,重力势能增加,选项C错误;重力与水平恒力的合力斜向右下方,与速度的夹角从钝角逐渐变为锐角,合力先做负功后做正功,故动能先减小后增大,选项D正确。随堂训练1.如图所示,两个完全相同的物体分别自斜面AC和BC顶端由静止开始下滑,物体与两斜面的动摩擦因数相同,物体滑至斜面底部C点时的动能分别为EA和EB,下滑过程中产生的热量分别为QA和QB,则(

)A.EA>EB

QA=QB B.EA=EB

QA>QBC.EA>EB

QA>QB D.EA<EB

QA>QB答案

A解析

设斜面倾角为θ,底边长为b,则WFf=μmgcos

θ·=μmgb,即摩擦力做功与斜面倾角无关,所以两物体的摩擦力做功相同,产生的热量相同,即QA=QB。由题图知A物体的重力做的功大于B物体的重力做的功,再由动能定理知,EA>EB。故选项A正确。2.(多选)如图所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由底端冲上倾角为30°的固定斜面,上升的最大高度为h,其加速度大小为

g。在这个过程中,物体(

)A.重力势能增加了mgh B