2022-2023年人教版2019新教材高中物理必修2 第8章機(jī)械能守恒定律專題 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 功能關(guān)系的理解和應(yīng)用課件

專題強(qiáng)化機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

功能關(guān)系的理解和應(yīng)用1.多個物體組成的系統(tǒng)，就單個物體而言，機(jī)械能一般不守恒，但就系統(tǒng)而言機(jī)械能往往是守恒的.2.關(guān)聯(lián)物體注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系.3.機(jī)械能守恒定律表達(dá)式的選取技巧(1)當(dāng)研究對象為單個物體時，可優(yōu)先考慮應(yīng)用表達(dá)式Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或ΔEk＝－ΔEp來求解.(2)當(dāng)研究對象為兩個物體組成的系統(tǒng)時：①若兩個物體的重力勢能都在減小(或增加)，動能都在增加(或減小)，可優(yōu)先考慮應(yīng)用表達(dá)式ΔEk＝－ΔEp來求解.②若A物體的機(jī)械能增加，B物體的機(jī)械能減少，可優(yōu)先考慮用表達(dá)式ΔEA＝－ΔEB來求解.多物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題一圖1答案

1∶2解析設(shè)B剛下落到地面時速度為v，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得：A以速度v上滑到頂點(diǎn)過程中機(jī)械能守恒，則：鏈條類物體的機(jī)械能守恒問題二鏈條類物體機(jī)械能守恒問題的解題關(guān)鍵是分析重心位置，進(jìn)而確定物體重力勢能的變化，解題要注意兩個問題：一是零勢能面的選取；二是鏈條的每一段重心的位置變化和重力勢能變化.例2

如圖2所示，總長為L的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過一個光滑的輕質(zhì)小滑輪，開始時下端A、B相平齊，當(dāng)略有擾動時其一端下落，則當(dāng)鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間，鐵鏈的速度為多大？圖2解析方法一(取整個鐵鏈為研究對象)：方法二(將鐵鏈看做兩段)：鐵鏈由初始狀態(tài)到剛離開滑輪時，等效于左側(cè)鐵鏈BB′部分移到AA′位置.由機(jī)械能守恒得：利用機(jī)械能守恒定律分析多過程問題三例3

如圖3，光滑管狀軌道ABC由直軌道AB和圓弧形軌道BC組成，二者在B處相切并平滑連接，O為圓心，O、A在同一條水平線上，OC豎直，一直徑略小于圓管直徑的質(zhì)量為m的小球，用細(xì)線穿過管道與質(zhì)量為M的物塊連接，物塊距離地面足夠高，將小球由A點(diǎn)靜止釋放，當(dāng)小球運(yùn)動到B處時細(xì)線斷裂，小球繼續(xù)運(yùn)動.已知弧形軌道的半徑為R＝

m，所對應(yīng)的圓心角為53°，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2.(1)若M＝5m，求小球運(yùn)動到B處時的速度大??；圖3解析小球從A到B：M、m系統(tǒng)機(jī)械能守恒(2)若M＝5m，求小球從C點(diǎn)拋出后下落高度h＝

m時到C點(diǎn)的水平位移；小球離開C后做平拋運(yùn)動，x＝vCt(3)M、m滿足什么關(guān)系時，小球能夠運(yùn)動到C點(diǎn)？線斷后，小球從B到C，vC≥0解析小球從A到B：M、m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒功能關(guān)系的理解與應(yīng)用四功與能的關(guān)系：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化.具體功能關(guān)系如下表：功能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式重力做功重力勢能的改變WG＝－ΔEp彈力做功彈性勢能的改變WF＝－ΔEp合外力做功動能的改變W合＝ΔEk除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功機(jī)械能的改變W＝ΔE機(jī)兩物體間滑動摩擦力對物體系統(tǒng)做功機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Ff·x相對＝Q例4如圖4所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時恰好對軌道沒有壓力.已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動過程中A.重力做功2mgRB.機(jī)械能減少mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功

mgR圖4√解析從P到B的過程中，小球下降的高度為R，則WG＝mgR，選項(xiàng)A錯誤；例5

(多選)如圖5所示，木塊靜止在光滑水平桌面上，一子彈(可視為質(zhì)點(diǎn))水平射入木塊的深度為d時，子彈與木塊相對靜止，在子彈入射的過程中，木塊沿桌面移動的距離為x，木塊對子彈的平均阻力為Ff，那么在這一過程中，下列說法正確的是A.木塊的機(jī)械能增量為FfxB.子彈的機(jī)械能減少量為Ff(x＋d)C.系統(tǒng)的機(jī)械能減少量為FfdD.系統(tǒng)的機(jī)械能減少量為Ff(x＋d)√圖5√√解析木塊機(jī)械能的增量等于子彈對木塊的作用力Ff

做的功Ffx，A對；子彈機(jī)械能的減少量等于動能的減少量，即子彈克服阻力做的功Ff(x＋d)，B對；系統(tǒng)減少的機(jī)械能等于產(chǎn)生的內(nèi)能，也等于摩擦力乘以相對位移，ΔE＝Ffd，C對，D錯.1.(功能關(guān)系)(多選)如圖6所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30°的固定斜面，其運(yùn)動的加速度大小為

g，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個過程中物體1234圖6√√解析這個過程中物體上升的高度為h，則重力勢能增加了mgh，故A錯誤；12342.(鏈條類機(jī)械能守恒問題)如圖7所示，一條長為L的柔軟勻質(zhì)鏈條，開始時靜止在光滑梯形平臺上，斜面上的鏈條長為x0，已知重力加速度為g，L<BC，∠BCE＝α，斜面上鏈條長為x(x>x0)時，鏈條的速度大小為__________________.(用x0、x、L、g、α表示)1234圖7解析鏈條各部分和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，設(shè)鏈條的總質(zhì)量為m，以AB面為零勢能面，則12343.(系統(tǒng)機(jī)械能守恒的計(jì)算)如圖8所示，質(zhì)量不計(jì)的硬直桿的兩端分別固定質(zhì)量均為m的小球A和B，它們可以繞光滑軸O在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動.已知OA＝2OB＝2l，將桿從水平位置由靜止釋放.(重力加速度為g)(1)在桿轉(zhuǎn)動到豎直位置時，小球A、B的速度大小分別為多少？1234圖8解析小球A和B及桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.vA＝2lω，vB＝lω(2)在桿轉(zhuǎn)動到豎直位置的過程中，桿對A球做了多少功？1234(3)在桿剛轉(zhuǎn)到豎直位置的瞬間，桿對B球的作用力為多大？是推力還是拉力？1234解析在桿剛轉(zhuǎn)到豎直位置的瞬間，設(shè)桿對B球有向下的拉力F，根據(jù)向心力公式有負(fù)號表示桿對B球的作用力方向與假設(shè)方向相反，即向上，所以對B球的作用力為推力.4.(系統(tǒng)機(jī)械能守恒的計(jì)算)如圖9所示，一輕質(zhì)豎直彈簧，下端與地面相連，上端與質(zhì)量為m的物體A相連.彈簧的勁度系數(shù)為k，A處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時彈簧的彈性勢能為Ep.一條不可伸長的輕繩繞過定滑輪，一端連接物體A，另一端連一輕質(zhì)掛鉤.開始時各段繩子都處于伸直狀態(tài)，A上方的一段繩子沿豎直方向.現(xiàn)在掛鉤上掛一質(zhì)量為M的物體B并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放.則當(dāng)彈簧向上變?yōu)樵L時，物體A和B的速度