2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)8.4.2機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用課件

8.4機(jī)械能守恒定律（第二課時(shí)）第8章機(jī)械能守恒定律----機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用一、復(fù)習(xí)回顧1．機(jī)械能：(1)重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能與動(dòng)能都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的能量形式，統(tǒng)稱為機(jī)械能。(2)機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。2.機(jī)械能守恒定律：

在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。3．機(jī)械能守恒條件

物體系統(tǒng)中只有重力或彈力做功。4．對(duì)機(jī)械能守恒條件的理解(1)只有重力做功，只發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。(2)只有彈力做功，只發(fā)生動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。(3)只有重力和彈力做功，發(fā)生動(dòng)能、彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。(4)除受重力或彈力外，其他力也做功，但其他力做功的代數(shù)和始終為零。5．判斷機(jī)械能是否守恒的方法(1)做功條件分析：只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，其他力不做功或做功的代數(shù)和始終為零。(2)能量轉(zhuǎn)化分析：系統(tǒng)內(nèi)只有動(dòng)能、重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，即系統(tǒng)內(nèi)只有物體間的機(jī)械能相互轉(zhuǎn)移，則機(jī)械能守恒。(3)定義判斷法：如物體沿豎直方向或沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能不變，勢(shì)能變化，機(jī)械能不守恒。一、復(fù)習(xí)回顧6．機(jī)械能守恒的表達(dá)式及其意義：

表達(dá)式物理意義從不同狀態(tài)看Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末初狀態(tài)的機(jī)械能等于末狀態(tài)的機(jī)械能從轉(zhuǎn)化角度看Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp過程中動(dòng)能的增加量等于勢(shì)能的減少量從轉(zhuǎn)移角度看EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB系統(tǒng)只有A、B兩物體時(shí)，A增加的機(jī)械能等于B減少的機(jī)械能一、復(fù)習(xí)回顧7．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟一、復(fù)習(xí)回顧二、機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律動(dòng)能定理應(yīng)用范圍只有重力和彈力做功時(shí)無(wú)條件限制物理意義其他力(重力、彈力以外)所做的功是機(jī)械能變化的量度合外力對(duì)物體做的功是動(dòng)能變化的量度關(guān)注角度守恒的條件和始末狀態(tài)機(jī)械能的形式及大小動(dòng)能的變化及改變動(dòng)能的方式(合外力做功情況)說(shuō)明等號(hào)右邊表示等能的增量時(shí)左邊表示勢(shì)能的減少量，“mgh”表示重力勢(shì)能（或重力勢(shì)能的變化）等號(hào)左邊是合外力的功，右邊是動(dòng)能的增量，“mgh”表示重力做的功(1)機(jī)械能守恒定律是一種“能—能轉(zhuǎn)化”關(guān)系，其守恒是有條件的，因此，應(yīng)用時(shí)首先要對(duì)研究對(duì)象在所研究的過程中機(jī)械能是否守恒做出判斷。(2)由于應(yīng)用動(dòng)能定理不需要滿足什么條件，所以涉及功能關(guān)系問題時(shí)還是優(yōu)先考慮動(dòng)能定理。特別提醒三、例題精講題型一、平拋圓周運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒【例】光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)連接,導(dǎo)軌半徑R=0.5m,一個(gè)質(zhì)量m=2kg的小球在A處壓縮一輕質(zhì)彈簧,彈簧與小球不拴接。用手擋住小球不動(dòng),此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能Ep=49J,如圖所示。放手后小球向右運(yùn)動(dòng)脫離彈簧,沿半圓形軌道向上運(yùn)動(dòng)恰能通過最高點(diǎn)C,g取10m/s2。求:(1)小球脫離彈簧時(shí)的速度大小;(2)小球從B到C克服阻力做的功;(3)小球離開C點(diǎn)后落回水平面時(shí)的動(dòng)能大小?！揪毩?xí)】如圖是為了檢驗(yàn)?zāi)撤N防護(hù)罩承受沖擊能力的裝置的一部分，M為半徑為R＝1.0m、固定于豎直平面內(nèi)的四分之一光滑圓弧軌道，軌道上端切線水平，M的下端相切處放置豎直向上的彈簧槍，可發(fā)射速度不同的質(zhì)量m＝0.01kg的小鋼珠。假設(shè)某次發(fā)射的鋼珠沿軌道內(nèi)側(cè)恰好能經(jīng)過M的上端點(diǎn)水平飛出，取g＝10m/s2，彈簧槍的長(zhǎng)度不計(jì)，則發(fā)射該鋼珠前，彈簧的彈性勢(shì)能為(

)A．0.10JB．0.15JC．0．20JD．0.25JB

【練習(xí)】如圖所示,AB是傾角θ為45°的直軌道,CD是半徑R=0.4m的圓弧軌道,它們通過一段曲面BC平滑相接,整個(gè)軌道處于豎直平面內(nèi)且處處光滑。一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體(可以看作質(zhì)點(diǎn))從高h(yuǎn)的地方由靜止釋放,結(jié)果它從圓弧最高點(diǎn)D點(diǎn)飛出,垂直斜面擊中P點(diǎn)。已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高,g取10m/s2。求:(1)物體擊中P點(diǎn)前瞬間的速度;(2)在C點(diǎn)軌道對(duì)物體的彈力大小;(3)物體靜止釋放時(shí)的高度h?！揪毩?xí)】如圖所示,AB是傾角θ為45°的直軌道,CD是半徑R=0.4m的圓弧軌道,它們通過一段曲面BC平滑相接,整個(gè)軌道處于豎直平面內(nèi)且處處光滑。一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體(可以看作質(zhì)點(diǎn))從高h(yuǎn)的地方由靜止釋放,結(jié)果它從圓弧最高點(diǎn)D點(diǎn)飛出,垂直斜面擊中P點(diǎn)。已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高,g取10m/s2。求:(1)物體擊中P點(diǎn)前瞬間的速度;(2)在C點(diǎn)軌道對(duì)物體的彈力大小;(3)物體靜止釋放時(shí)的高度h。按兩物體連接方式和速度關(guān)系一般可分為如下三種:(1)速率相等的連接體:如圖甲所示,A、B在運(yùn)動(dòng)過程中速度大小相等,根據(jù)系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能列方程求解。(2)角速度相等的連接體:如圖乙所示,豎直面內(nèi)一輕質(zhì)細(xì)桿的兩端分別固定著A、B兩小球,O點(diǎn)是一垂直紙面的光滑水平軸,A、B在運(yùn)動(dòng)過程中角速度相等,其線速度的大小與半徑成正比,根據(jù)系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能列方程求解。(3)某一方向分速度相等的連接體:如圖丙所示,A放在光滑斜面上,B穿過豎直光滑桿PQ下滑,將B的速度v沿繩子和垂直繩子分解,如圖丁所示,其中沿繩子方向的分速度vx與A的速度大小相等,根據(jù)系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能列方程求解。三、例題精講題型二、連接體中的機(jī)械能守恒三、例題精講題型二、連接體中的機(jī)械能守恒【例題】(多選)如圖所示，在兩個(gè)質(zhì)量分別為m和2m的小球a和b之間，用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿連接(桿的質(zhì)量不計(jì))，兩小球可繞穿過桿中心O的水平軸無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)讓輕桿處于水平位置，然后無(wú)初速度釋放，重球b向下，輕球a向上，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在桿轉(zhuǎn)至豎直的過程中(

)A．b球的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加B．a(chǎn)球的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能增加C．a(chǎn)球和b球的總機(jī)械能守恒D．a(chǎn)球和b球的總機(jī)械能不守恒答案：ABC

解析：a、b兩球組成的系統(tǒng)中，只存在動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。其中a球的動(dòng)能和重力勢(shì)能均增加，機(jī)械能增加，輕桿對(duì)a球做正功；b球的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，總的機(jī)械能減少，輕桿對(duì)b球做負(fù)功，選項(xiàng)A、B正確。三、例題精講【例】如圖所示，質(zhì)量均為m的物體A和B，通過輕繩跨過定滑輪相連。斜面光滑，傾角為θ，不計(jì)繩子和滑輪之間的摩擦。開始時(shí)A物體離地的高度為h，B物體位于斜面的底端，用手托住A物體，使A、B兩物體均靜止。現(xiàn)將手撤去。(1)求A物體將要落地時(shí)的速度為多大？(2)A物體落地后，B物體由于慣性將繼續(xù)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，則B物體在斜面上到達(dá)的最高點(diǎn)離地的高度為多大？【例】如圖所示，質(zhì)量均為m的物體A和B，通過輕繩跨過定滑輪相連。斜面光滑，傾角為θ，不計(jì)繩子和滑輪之間的摩擦。開始時(shí)A物體離地的高度為h，B物體位于斜面的底端，用手托住A物體，使A、B兩物體均靜止?，F(xiàn)將手撤去。(1)求A物體將要落地時(shí)的速度為多大？(2)A物體落地后，B物體由于慣性將繼續(xù)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，則B物體在斜面上到達(dá)的最高點(diǎn)離地的高度為多大？【練習(xí)】如圖，在傾角為30°的光滑斜面上，一勁度系數(shù)為k＝200N/m的輕質(zhì)彈簧一端連接固定擋板C上，另一端連接一質(zhì)量為m＝4kg的物體A，一輕細(xì)繩通過定滑輪，一端系在物體A上，另一端與質(zhì)量也為m的物體B相連，細(xì)繩與斜面平行，斜面足夠長(zhǎng)。用手托住物體B使繩子剛好沒有拉力，然后由靜止釋放。求：(1)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)細(xì)繩上的拉力；(2)物體A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)時(shí)獲得最大速度；(3)物體A的最大速度的大小?！纠}】如圖所示，有一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻金屬鏈條，一半長(zhǎng)度在光滑斜面上，另一半長(zhǎng)度沿豎直方向下垂在空中，斜面傾角為θ，當(dāng)鏈條從靜止開始釋放后鏈條滑動(dòng)，求鏈條剛好全部滑出斜面時(shí)的速度是多大？三、例題精講題型三、非質(zhì)點(diǎn)類物體的機(jī)械能守恒[思路點(diǎn)撥]

解答本題時(shí)可按以下思路進(jìn)行分析：【例題】如圖所示，有一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻金屬鏈條，一半長(zhǎng)度在光滑斜面上，另一半長(zhǎng)度沿豎直方向下垂在空中，斜面傾角為θ，當(dāng)鏈條從靜止開始釋放后鏈條滑動(dòng)，求鏈條剛好全部滑出斜面時(shí)的速度是多大？三、例題精講題型三、非質(zhì)點(diǎn)類物體的機(jī)械能守恒【例題】如圖所示，總長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過一個(gè)光滑的輕質(zhì)小滑輪，不計(jì)滑輪大小，開始時(shí)下端A、B相平齊，當(dāng)略有擾動(dòng)時(shí)其A端下落，則當(dāng)鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間，鐵鏈的速度為多大？(重力加速度為g)三、例題精講題型三、非質(zhì)點(diǎn)類物體的機(jī)械能守恒【例】如圖所示，總長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過一個(gè)光滑的輕質(zhì)小滑輪，不計(jì)滑輪大小，開始時(shí)下端A、B相平齊，當(dāng)略有擾動(dòng)時(shí)其A端下落，則當(dāng)鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間，鐵鏈的速度為多大？(重力加速度為g)