搜索
预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义高中物理·必修2·人教版学以致用习题课机械能守恒定律预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义[目标定位]1.进一步理解机械能守恒的条件及其判定．2．能灵活应用机械能守恒定律的三种表达方式列方程．3．在多个物体组成的系统中，会应用机械能守恒定律解决相关问题．4．明确机械能守恒定律和动能定理的区别．预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义1．机械能守恒定律的内容：在只有___________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．机械能守恒的条件：只有_____或系统内_____做功．3．对机械能守恒条件的理解(1)只受_____________作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒．(2)存在其他力，但其他力_______，只有重力或系统内的弹力做功．重力或弹力重力弹力重力(或弹力)不做功预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义(3)除重力、弹力外其他力做功，但做功的代数和为___．4．机械能守恒定律的表达式(1)守恒观点：Ek1＋Ep1＝__________(2)转化观点：ΔEk增＝______(3)转移观点：ΔEA增＝______5．动能定理：在一个过程中合力对物体做的功，等于物体在这个过程中___________．零Ek2＋Ep2ΔEp减ΔEB减动能的变化预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义一、机械能是否守恒的判断1．利用机械能的定义判断：分析动能和势能的和是否变化．2．用做功判断：分析物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒．3．用能量转化来判断：若系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则系统机械能守恒．预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义4．对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因有摩擦热产生，系统机械能将有损失．预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义【例1】如图1所示，细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m，且Mm，不计摩擦，系统由静止开始运动的过程中()A．M、m各自的机械能分别守恒B．M减少的机械能等于m增加的机械能C．M减少的重力势能等于m增加的重力势能D．M和m组成的系统机械能守恒答案BD图1预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义解析M下落过程，绳的拉力对M做负功，M的机械能减少；m上升过程，绳的拉力对m做正功，m的机械能增加，A错误；对M、m组成的系统，机械能守恒，易得B、D正确；M减少的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加，还有一部分转变成M、m的动能，所以C错误．预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义二、多物体组成的系统的机械能守恒问题1．多个物体组成的系统，就单个物体而言，机械能一般不守恒，但就系统而言机械能往往是守恒的．2．对系统列守恒方程时常有两种表达形式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2①或ΔEk增＝ΔEp减②，运用①式需要选取合适的参考平面，运用②式无需选取参考平面，只要判断系统内能的增加量和减少量即可．所以处理多物体组成系统问题用第②式较为方便．3．注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系．预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义【例2】如图2所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的光滑定滑轮与质量为M的砝码相连．已知M＝2m，让绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离(未落地)时，木块仍没离开桌面，则砝码的速度为多少？图2答案233gh预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义解析解法一：用E初＝E末求解．设砝码开始离桌面的距离为x，取桌面所在的水平面为参考面，则系统的初始机械能E初＝－Mgx，系统的末机械能E末＝－Mg(x＋h)＋12(M＋m)v2.由E初＝E末得：－Mgx＝－Mg(x＋h)＋12(M＋m)v2，解得v＝233gh.预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义借题发挥利用Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2解题必须选择参考平面，而用ΔEk增＝ΔEp减解题无需选参考平面，故多物体组成系统问题用ΔEk增＝ΔEp减列式较为方便．解法二：用ΔEk增＝ΔEp减求解．在砝码下降h的过程中，系统增加的动能为ΔEk增＝12(M＋m)v2，系统减少的重力势能ΔEp减＝Mgh，由ΔEk增＝ΔEp减得：12(M＋m)v2＝Mgh，解得v＝2MghM＋m＝233gh.预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义针对训练如图3所示，在一长为2L不可伸长的轻杆两端各固定一质量为2m与m的小球A、B，系统可绕过轻杆的中点且垂直纸面的固定转轴O转动．初始时轻杆处于水平状态，无初速度释放后轻杆转动，当轻杆转至竖直位置时，求小球A的速率．图3答案2gL3预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义解析A球和B球组成的系统机械能守恒由机械能守恒定律，得：2mgL－mgL＝12mv2B＋12(2m)v2A①又vA＝vB②由①②解得vA＝2gL3.预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义三、机械能守恒定律和动能定理的应用比较1．机械能守恒定律反映的是物体初、末状态的机械能间的关系，且守恒是有条件的，而动能定理揭示的是物体动能的变化跟引起这种变化的合外力功之间的关系，既关心初末状态的动能，也必须认真分析对应这两个状态间经历的过程中力做功的情况．2．动能定理与机械能守恒的选用思路(1)从研究对象看出，动能定理主要用于单个质点，而机械能守恒定律运用于系统．(2)从做功角度看，除重力和系统内的弹力做功外，有其它力参与做功选用动能定理．没有其它力参与做功对系统可以选用机械能守恒定律，也可以选用动能定理．预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义【例3】如图4所示，在长为L的轻杆中点A和端点B各固定一质量为m的球，杆可绕无摩擦的轴O转动，使杆从水平位置无初速度释放．求当杆转到竖直位置时，轻杆对A、B两球分别做了多少功？答案－0.2mgL0.2mgL图4预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义解析设当杆转到竖直位置时，A球和B球的速度分别为vA和vB.如果把轻杆、两球组成的系统作为研究对象，因为机械能没有转化为其它形式的能，故系统机械能守恒，可得：mgL＋12mgL＝12mv2A＋12mv2B因A球与B球在各个时刻对应的角速度相同，故vB＝2vA由以上二式得：vA＝3gL5，vB＝12gL5.预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义根据动能定理，可解出杆对A、B做的功．对A有：WA＋mgL2＝12mv2A－0，所以WA＝－0.2mgL.对B有：WB＋mgL＝12mv2B－0，所以WB＝0.2mgL.预习导学习题课机械能守恒定律预习导学课堂讲义再见