高中物理 第七章 机械能守恒定律2课件 新人教版必修2

7.8机械能守恒定律【知识与技能】1．知道什么是机械能，知道物体动能和势能可以相互转化2．会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件3．在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式和各种变式。【过程与方法】1.学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒．2．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题．3．应用机械能守恒定律解决具体问题．【情感、态度与价值观】通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题．教学目标知识回顾：1.动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。21222121mvmvW＝总21PPPGEEEW2.重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于物体重力势能增量的负值（减少量）。22212121KLKLPEW＝弹3.弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系：弹簧弹力做的功等于物体弹性势能增量的负值。4.本章我们学习了那几种能量？如何表示？1.定义：物体由于做机械运动而具有的能叫做机械能。用符号E表示，它是物体动能和势能的统称。2.表达式：E=Ek+Ep,单位：焦耳。3.机械能是标量。4.机械能具有相对性：一般以地面为参考面和参考系。参考面（零势能面）选择不同，势能的值不同，则机械能数值也不同。正负表示大小。5.系统性：是地球和物体所共有的。一机械能动能和势能之间如何转换？如：物体质量m=2kg在距地面20m高处，以10m/s的水平速度飞行，求它的总机械能为多少？500J1、动能和重力势能可以相互转化2、动能和弹性势能可以相互转化通过重力或弹簧弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。原因：重力做功原因：弹簧弹力做功观察视频动能和势能之间如何转换？OO二动能和重力势能间的转换ABEk2+EP2＝Ek1+EP1E2＝E1E1＝Ek1+EP1E2＝Ek2+EP2BAGFN假如物体还受其它力作用,式子是否依然成立?根据动能定理，有21222121mvmvWG重力做功在数值上等于物体重力势能的减少量。1212GWmghhmghmgh（）由以上两式可以得到1212222121mghmvmghmvv1v2h1h1思考Ek2+EP2≠Ek1+EP1即E1≠E2BAOF阻GFN根据动能定理，有21222121mvmvWWG阻21mghmghWG由以上两式可以得到））－（＝（阻1212222121mghmvmghmvW1212222121mghmvmghmv结论在只有重力做功的物体系统内，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变三动能和弹性势能间的转换弹簧的弹性势能与小球的动能相互转换在只有弹簧弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变22T211122Wmvmv＝TP1P2EEWEP＝221P12P211EE22mvmv四机械能守恒定律1、内容：在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。2、守恒条件:只有重力做功或弹簧弹力做功(物体可还受其他力，但其他外力或内力不做功或做功为零）3、表达式：①E1=E2EK1＋EP1=EK2＋EP2（多用于两个及以上物体系统）是否表示只受重力或弹簧弹力？②ΔEk增(减）=ΔEp减（增）③ΔEA减=ΔEB增说一说下列实例中哪些情况机械能是守恒的用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升。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。v6、小球沿高为h=5m的光滑斜面由静止开始下滑，求小球到达斜面底端时的速率。例与练GN支持力N不做功，只有重力G做功，小球机械能守恒。以斜面底面为参考平面。221mvmghghv2sm/10mghE12221mvE小球沿高为h=5m的光滑斜面由静止开始下滑，求小球到达斜面底端时的速率。例与练sinmgF＝合gh2sm/10singmFa＝合sinhLaLv2GN用牛顿运动定律解题：请比较用机械能守恒定律和用牛顿运动定律解题的异同。小球沿高为h=5m的光滑斜面由静止开始下滑，求小球到达斜面底端时的速率。例与练GN用动能定理解题：请比较用机械能守恒定律和用动能定理解题的异同。0212mvmghghv2sm/10mghW总（1）审题，理解题意，发现临界条件，确定研究对象（系统）应用机械能守恒定律解题的一般步骤：（2）分析物体的受力，画出受力图，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，画出过程示意图；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）及其增减情况；（4）选择机械能守恒定律的不同表达式列方程求解。4.应用机械能守恒定律解题思路7、把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为L，最大偏角为θ。小球运动到最底位置时的速度是多大？例与练GF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。221)cos1(mvmgl)cos1(2glv)cos1(1mglE2221mvE8、从20米高的塔上以10m/s的初速度水平抛出一个质量为1Kg的铁球，铁球下落过程中在离地5m高处时的速度是多大？（不考虑空气阻力）例与练以地面为参考平面。2222112121mvmghmvmgh21212)(2vhhgvsm/20211121mvmghE222221mvmghE30.如图所示，轻杆OA长2L，其一端连在光滑轴O上，可绕O在竖直平面内转动，其另一端A和中点B各固定一个质量相同的小重球。先使杆静止于水平方向，然后轻轻释放，当轻杆OA摆至轴O下方的竖直位置时，重球A的速度为多少？杆对A球有无做功，若做功则为多少？(空气阻力不计)OBAgLvA524mgLWNA4.0例：下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒C.物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机械能守恒D.运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒E.做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关C例：一物体沿高度为h的光滑斜面下滑到斜面底端的速度为多大？使用机械能守恒定律的优点：只要满足守恒的条件，就可利用某两状态的机械能相等，而不必考虑物体的整个运动过程。而牛顿运动定律必须要研究整个运动过程的具体特点。singa法一：mgNvaghgvt2sinhsin202法二：由于运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒1212222121mghmvmghmvmghmv002122ghv22得：选物体在最高点和底端的两状态若斜面为光滑曲面，则如何求解？x2202avvt应用机械能守恒定律的解题步骤(1)确定研究的系统(2)对研究对象进行正确的受力分析和运动过程分析(3)判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件(4)若满足，则选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能。(5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。26.倾斜轨道与半径为R的圆形轨道相衔接，固定在水平面上，轨道平面在竖直平面内如图所示，一小球自轨道上的A点无初速释放，小球运动过程中的一切阻力不计。⑴A点处高度至少为多少时，才能使小球在轨道上做完整的圆周运动⑵已知C点距水平面的高度h=2R，若小球从C点释放那么小球在何处脱离轨道⑶小球从C点释放那么小球运动过程中所能达到的最大高度是多少？ACR2.5R；sinθ＝2/3；50R/2727.如图，粗细均匀，两端开口的U形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来打开阀门让液体自由流动，不计液体间的摩擦阻力.当两液面高度相等时，左侧液面下降的速度为()8/.ghA6/.ghB4/.ghC2/.ghDA解：ΔEk=-ΔEp2421vhS2)2(hghS8/ghv28.如图所示，一小球从倾角为30°的固定斜面上的A点水平抛出，初动能为6J，小球落到斜面上的B点，则小球落到B点时动能为多少？两种方法14Jθ系统只有重力或弹簧弹力做功，其他力做功的代数和为零。理解：系统外力不做功，使系统与外界无能量交换；系统内力做功的代数和为零，使系统的能量无耗损。mgN问题：如图所示，质量为M的斜面体放在光滑的水平地面上，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面体上，斜面光滑，判断M和m整个系统机械能是否守恒？N’WG＞0WN＜0WN’＞0WN＋WN’＝0所以，整个系统机械能守恒系统机械能守恒的条件：29、一辆小车静止在光滑的水平面上，小车立柱上固定一条长为L，拴有小球的细绳.小球由与悬点在同一水平面处释放.如下图所示，小球在摆动的过程中，不计阻力，则下列说法中正确的是()A.小球的机械能守恒B.小球的机械能不守恒C.小球和小车的总机械能守恒D.小球和小车的总机械能不守恒BC32.如图，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到最大高度的过程中，下列说法正确的是A、子弹的机械能守恒。B、木块的机械能守恒。C、子弹和木块的总机械能守恒。D、以上说法都不对D1、子弹射中木块的过程机械能不守恒2、整体从最低位置摆到最高位置的过程机械能守恒机械能条件:除重力做功或弹簧弹力做功外，内力做功的代数和为零。31.如图，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球；B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点与支架所在平面相垂直的固定轴转动.开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动.在无任何阻力的情况下，下列说法中正确的是A.A球到达最低点时速度为零B.A球机械能减小量等于B球机械能增加量C.当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度D.B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动的高度oAB2mmBCD