新教材同步系列2024春高中物理第四章機械能及其守恒定律第七節(jié)生產(chǎn)和生活中的機械能守恒課件粵教版必修第二冊

第四章機械能及其守恒定律第七節(jié)生產(chǎn)和生活中的機械能守恒學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1．理解和掌握機械能守恒定律及其條件，掌握用機械能守恒定律分析、解決問題的基本方法2．能熟練地運用機械能守恒定律解決生活中實際問題，如分析圓周運動中動能和勢能轉(zhuǎn)化的問題．提高運用所學(xué)知識進(jìn)行分析、解決問題的能力1．能在實際中應(yīng)用機械能守恒定律求解問題2．在實際應(yīng)用中構(gòu)建物理模型，掌握建模解決問題的思路和方法知識導(dǎo)圖課前·自主預(yù)習(xí)1．落錘打樁機主要由________、________和________構(gòu)成．打樁時，樁錘由卷揚機用吊鉤提升到設(shè)計高度，然后使樁錘沿導(dǎo)向架自由下落打擊管樁，樁錘自由下落過程符合____________定律．可結(jié)合自由落體運動的規(guī)律解決問題．落錘打樁機、跳臺滑雪、過山車樁錘卷揚機導(dǎo)向架機械能守恒2．跳臺滑雪跳臺滑雪是滑雪運動項目的一種，為確保運動員的安全，同時使空中飛行的距離盡量遠(yuǎn)，需要綜合考慮運動員滑行的________、坡面的傾斜度和跳臺的________等因素．可近似看作________運動．速度高度平拋≥勻速圓周機械能守恒與力做功有什么關(guān)系？【答案】不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的．做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的過程，且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)，所以功是能量轉(zhuǎn)化的量度．課堂·重難探究1．理解機械能守恒的角度跳臺滑雪2．應(yīng)用機械能守恒定律解題的基本思路(1)選取研究對象——物體或物體系統(tǒng)．(2)根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力分析、做功分析，

判斷機械能是否守恒．(3)選合適的零勢能參考平面，確定研究對象在初、末狀態(tài)的機械能；如果利用轉(zhuǎn)化觀點或轉(zhuǎn)移觀點解決問題則不需要選零勢能參考平面．(4)根據(jù)機械能守恒定律列方程．(5)求解結(jié)果，對結(jié)果進(jìn)行討論和說明．例1如圖所示為跳臺滑雪的簡化圖，運動員從O點由靜止開始，在不借助其他外力的情況下，自由滑過一段圓心角為60°的光滑圓弧軌道后從A點水平飛出，然后落到斜坡上的B點．已知A點是斜坡的起點，光滑圓弧軌道半徑為40m，斜坡與水平面的夾角θ＝30°，運動員的質(zhì)量m＝50kg，g取10m/s2，忽略空氣阻力．探究以下問題．(1)如何求出運動員到達(dá)A點時的速度？(2)如何求出運動員到達(dá)B點時的動能為多少？【答案】(1)20m/s

(2)23.3kJ變式1

(2023年成都名校期末)如圖所示，以相同大小的初速度v，將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長)上滑，三種情況下，物體達(dá)到的最大高度分別為h1、h2和h3，不計空氣阻力，則正確的是

(

)A．h1＝h2>h3 B．h1＝h2<h3C．h1＝h3>h2 D．h1＝h3<h2【答案】C

例2如圖所示，某大型露天游樂場中過山車的質(zhì)量為1t，從軌道一側(cè)的頂點A處由靜止釋放，到達(dá)底部B處后又沖上環(huán)形軌道，使乘客頭朝下通過C點，再沿環(huán)形軌道到達(dá)底部B處，最后沖上軌道另一側(cè)的頂點D處．已知D與A在同一水平面上．A、B間的高度差為20m，圓環(huán)半徑為5m，如果不考慮車與軌道間的摩擦和空氣阻力，g取10m/s2．試求：過山車(1)過山車通過B點時的動能．(2)過山車通過C點時的速度大?。?3)過山車通過D點時的機械能．(取過B點的水平面為零勢能面)【答案】(1)2×105J

(2)10m/s

(3)2×105J變式2如圖所示，光滑曲線軌道ABCD，其中BC段水平，一質(zhì)量為m＝0.5kg的小球從軌道上距水平面BC高為h＝0.8m的A點由靜止釋放，沿軌道滑至D點后飛出，最終落至水平軌道BC上的一點E,(g取10m/s2)求：(1)小球滑至C點時的速度．(2)小球落至E點時的動能．【答案】(1)4m/s

(2)4J核心素養(yǎng)應(yīng)用科學(xué)思維——潮汐發(fā)電與能量轉(zhuǎn)化潮汐發(fā)電與普通水力發(fā)電原理類似，在漲潮時將海水儲存在水庫內(nèi)，以勢能的形式保存，然后，在落潮時放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電．例3某海灣面積1.0×107m2，漲潮時平均水深h1＝20m，此時關(guān)上水壩閘門．退潮時，壩內(nèi)水位降至h2＝18m．利用此水壩建立一座水力發(fā)電站，重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%，每天有兩次漲潮．求該電站每天能發(fā)出的電能及發(fā)電機的平均功率P．(g取10m/s2)【答案】463kW

小練·隨堂鞏固1．(2022年惠州一中月考)如圖所示，乘坐游樂園的翻滾過山車時，質(zhì)量為m的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，重力加速度大小為g，下列說法正確的是

(

)A．過山車在最高點時人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險帶拉住，沒有保險帶，人就會掉下來B．人在最高點時對座位不可能產(chǎn)生大小為mg的壓力C．人在最低點時對座位的壓力等于mgD．人在最低點時對座位的壓力大于mg【答案】D

2．(多選)(2023年南寧階段檢測)皮帶傳送在生產(chǎn)和生活中有著廣泛應(yīng)用，

一電動機帶動傳送帶始終以v＝4m/s的速率運動，傳送帶兩端A、B間的距離L＝4m．工作時，機器手臂將一個工件無初速度放到A點，當(dāng)該工件剛離開B點時，機器手臂將下一個工件放到A點，之后不斷重復(fù)此過程．已知每個工件的質(zhì)量m＝1kg，與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.4，工件可視為質(zhì)點且不發(fā)生滾動，重力加速度g取10m/s2．從第一個工件放到A點開始計時，則

(

)A．工件在傳送帶上先做勻加速直線運動再做勻速直線運動B．工件在傳送帶上勻加速階段的加速度為4m/s2C．每個工件在傳送帶上運動的時間為2sD．電動機多消耗的電能等于工件增加的動能【答案】AB

3．(2023年四川巴中南江中學(xué)校考)如圖所示，一根輕桿長為2L，中點A和端點B各固定一個小球，mB＝2mA，左端O為光滑水平轉(zhuǎn)軸．開始時桿靜止在水平位置，釋放后將向下擺動至豎直，在此過程中以下說法正確的是(

)A．A、B兩球的機械能都守恒B．A、B兩球的機械能不守恒，但它們組成的系統(tǒng)機械能守恒C．這一過程O、A間輕桿對A球做正功D．這一過程A、B間輕桿對A球做正功【答案】B

4．(2023年連云港期末)如圖為某同學(xué)在蕩秋千，秋千上懸掛平板的兩繩平行且繩長為L，平板運動到最高點時繩子與豎直方向夾角為θ．已知該同學(xué)的質(zhì)量為m且視為重心在平板上，重力加速度為g，不計繩子和平板的質(zhì)量，忽略一切阻力．求：(1)該同學(xué)運動到最低點時的加速度大小a；(2)該同學(xué)運動到最低點時每根繩子的拉力大小F．5．跳臺滑雪是冬奧會上最具觀賞性的項目之一．某滑道示意圖如下，長直助滑道AB與彎曲滑道BC平滑銜接，滑道BC高h(yuǎn)＝10m，C是半徑R＝20m圓弧的最低點．質(zhì)量m＝50kg的運動員從A處