高中物理必修機械能守恒定律教學(xué)課件2

[要點歸納]習(xí)題課機械能守恒定律的應(yīng)用機械能守恒定律的判斷

機械能守恒的條件絕不是合力的功等于零，更不是合力為零；“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。1.利用機械能的定義判斷：判斷物體動能和勢能的和即機械能是否變化，如勻速上升、勻速下降、沿斜面勻速運動的物體機械能必定不守恒。2.用做功判斷：看物體或系統(tǒng)是否只有重力(或彈簧的彈力)做功。3.用能量轉(zhuǎn)化來判斷：看是否存在其他形式的能和機械能相互轉(zhuǎn)化，如有滑動摩擦力做功時，因摩擦生熱，系統(tǒng)機械能將有損失。4.對一些繩子突然繃緊、物體間碰撞等情況，除非題目特別說明，否則機械能必定不守恒。[精典示例][例1]

(多選)如圖1所示，斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上，現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放，不計一切摩擦，則在小球從釋放到落至地面的過程中，下列說法正確的是(

)圖1A.斜劈對小球的彈力不做功B.斜劈與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒C.斜劈的機械能守恒D.小球機械能的減少量等于斜劈動能的增加量解析

小球有豎直方向的位移，所以斜劈對小球的彈力對球做負功，故A選項錯誤；小球?qū)π迸膹椓π迸稣?，所以斜劈的機械能增加，故C選項錯誤；不計一切摩擦，小球下滑過程中，小球和斜劈組成的系統(tǒng)中只有動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)機械能守恒，故B、D選項正確。答案

BD[針對訓(xùn)練1]

(多選)如圖2所示，下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是(

)圖2A.甲圖中，火箭升空的過程中，若勻速升空機械能守恒，若加速升空機械能不守恒B.乙圖中物體勻速運動，機械能守恒C.丙圖中小球做勻速圓周運動，機械能守恒D.丁圖中，輕彈簧將A、B兩小車彈開，兩小車組成的系統(tǒng)機械能不守恒，兩小車和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒解析

題圖甲中無論火箭勻速上升還是加速上升，都有推力做功，機械能增加，因而機械能不守恒；題圖乙中拉力F做功，機械能不守恒；題圖丙中，小球受到的所有力都不做功，機械能守恒；題圖丁中，彈簧的彈力做功，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為兩小車的動能，兩小車與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒。答案

CD含彈簧類機械能守恒問題[精典示例][例2]如圖3所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，并且處于原長狀態(tài)，現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(

)圖3A.圓環(huán)的機械能守恒B.彈簧彈性勢能變化了C.圓環(huán)下滑到最大距離時，所受合力為零D.圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變答案B[針對訓(xùn)練2]

如圖4所示，輕彈簧一端與墻相連處于自然狀態(tài)，質(zhì)量為4kg的木塊沿光滑的水平面以5m/s的速度運動并開始擠壓彈簧，求：圖4(1)彈簧的最大彈性勢能；(2)木塊被彈回速度增大到3m/s時彈簧的彈性勢能。答案(1)50J

(2)32J[要點歸納]機械能守恒定律和動能定理的應(yīng)用比較機械能守恒定律和動能定理的比較規(guī)律內(nèi)容機械能守恒定律動能定理表達式E1＝E2ΔEk＝－ΔEpΔEA＝－ΔEBW＝ΔEk應(yīng)用范圍只有重力或彈力做功時無條件限制研究對象系統(tǒng)單個物體關(guān)注角度守恒的條件和初、末狀態(tài)機械能的形式及大小動能的變化及合力做功情況[精典示例][例3]如圖5所示，某人以v0＝4m/s的速度斜向上(與水平方向成45°角)拋出一個小球，小球落地時速度為v＝8m/s，不計空氣阻力，求小球拋出時的高度h。甲、乙兩位同學(xué)看了本題的參考解法“”后爭論了起來。甲說此解法依據(jù)的是動能定理，乙說此解法依據(jù)的是機械能守恒定律，你對甲、乙兩位同學(xué)的爭論持什么觀點，請簡單分析，并求出拋出時的高度h。(g取10m/s2)圖5答案見解析[針對訓(xùn)練3]

為了研究過山車的原理，某興趣小組提出了下列設(shè)想：取一個與水平方向夾角為37°、長為L＝2.0m的粗糙傾斜軌道AB，通過水平軌道BC與半徑為R＝0.2m的豎直圓軌道相連，出口為水平軌道DE，整個軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接，如圖6所示。一個質(zhì)量m＝1kg的小物塊以初速度v0＝5.0m/s從A點沿傾斜軌道滑下，小物塊到達C點時速度vC＝4.0m/s。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。圖6(1)求小物塊到達C點時對圓軌道壓力的大??；(2)求小物塊從A到B運動過程中摩擦力所做的功；(3)為了使小物塊不離開軌道，并從軌道DE滑出，求豎直圓軌道的半徑應(yīng)滿足什么條件？解析(1)設(shè)小物塊到達C點時受到圓軌道的支持力大小為FN，根據(jù)牛頓第二定律有，解得FN＝90N根據(jù)牛頓第三定律，小物塊對圓軌道壓力的大小為90N。(2)由于水平軌道BC光滑，無摩擦力做功，所以可將研究小物塊從A到B的運動過程轉(zhuǎn)化為研究從A到C的過程。物塊從A到C的過程中，根據(jù)動能定理有：解得Wf＝－16.5J。答案(1)90N

(2)－16.5J

(3)R≤0.32m1.(機械能守恒的判斷)下列運動的物體，機械能守恒的是(

) A.物體沿斜面勻速下滑 B.物體從高處以0.9g的加速度豎直下落 C.物體沿光滑曲面滑下 D.拉著一個物體沿光滑的斜面勻速上升解析物體沿斜面勻速下滑時，動能不變，重力勢能減小，所以機械能減小。物體以0.9g的加速度豎直下落時，除重力外，其他力的合力向上，大小為0.1mg，合力在物體下落時對物體做負功，物體機械能不守恒。物體沿光滑曲面滑下時，只有重力做功，機械能守恒。拉著物體沿斜面上升時，拉力對物體做功，物體機械能不守恒。綜上，機械能守恒的是C項。答案C2.(含彈簧類機械能守恒問題)如圖7所示，在

高1.5m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為2kg的小

球被一細線拴在墻上，小球與墻之間有一根

被壓縮的輕質(zhì)彈簧。當燒斷細線時，小球被

彈出，小球落地時的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g取10m/s2)(

)圖7A.10J B.15J C.20J D.25J答案

A3.(機械能守恒與動能定理的綜合應(yīng)用)滑板運動是一項驚險刺激的運動，深受青少年的喜愛。如圖8所示是滑板運動的軌道，AB和CD是一段圓弧形軌道，BC是一段長7m的水平軌道。一運動員從AB軌道上的P點以6m/s的速度下滑，經(jīng)BC軌道后沖上CD軌道，到Q點時速度