物理·必修第二冊(cè)(人教版) 課件 第8章 4 機(jī)械能守恒定律

第八章機(jī)械能守恒定律4機(jī)械能守恒定律

1.知道動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能．通過伽利略斜面小球?qū)嶒?yàn)了解動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化．2.掌握機(jī)械能守恒定律，知道機(jī)械能守恒的條件．3.能夠應(yīng)用機(jī)械能守恒定律分析相關(guān)的實(shí)際問題．課前·自主預(yù)習(xí)1．能量概念的引入伽利略斜面小球?qū)嶒?yàn)中，小球運(yùn)動(dòng)中不變的“東西”就是________．2．動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化(1)轉(zhuǎn)化條件：__________或________做功．(2)轉(zhuǎn)化特點(diǎn)：做正功時(shí)，________向______轉(zhuǎn)化；做負(fù)功時(shí)，________向________轉(zhuǎn)化．(3)重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能與動(dòng)能統(tǒng)稱為_____________．追尋守恒量動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化能量重力彈力勢(shì)能動(dòng)能動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能1．含義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__________，而總的機(jī)械能____________．2．守恒定律表達(dá)式(1)Ek2－Ek1＝________________，即ΔEk＝__________．(2)Ek2＋Ep2＝________________．(3)E2＝________．3．守恒條件只有__________________做功．機(jī)械能守恒定律互相轉(zhuǎn)化保持不變Ep1－Ep2－ΔEpEk1＋Ep1E1重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力課堂·重難探究1．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)只有系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，只發(fā)生動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化．(3)只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，只發(fā)生動(dòng)能、彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化．(4)除受重力和彈力外，其他力也做功，但其他力做功的代數(shù)和始終為零．機(jī)械能守恒的理解與判斷2．判斷機(jī)械能守恒的方法(1)做功分析法(常用于單個(gè)物體)(2)能量分析法(常用于多個(gè)物體組成的系統(tǒng))(3)機(jī)械能的定義法機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和，若一個(gè)過程中動(dòng)能不變，勢(shì)能變化，則機(jī)械能不守恒，如勻速上升的物體機(jī)械能增加．例1

(多選)如圖所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是

(

)A．圖甲中，物體A將彈簧壓縮的過程中，物體A的機(jī)械能守恒B．圖乙中，物體B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時(shí)，機(jī)械能守恒C．圖丙中，不計(jì)任何阻力時(shí)A加速下落、B加速上升的過程中，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．圖丁中，小球由水平位置A處靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到B處的過程中，機(jī)械能守恒【答案】BCD【解析】圖甲中重力和彈力做功，物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但物體A機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；圖乙中物體B除受重力外，還受支持力、拉力、摩擦力，但當(dāng)拉力與摩擦力相等時(shí)，除重力之外的三個(gè)力做功的代數(shù)和為零，故物體B機(jī)械能守恒，B正確；圖丙中繩子的張力對(duì)A做負(fù)功，對(duì)B做正功，兩者代數(shù)和為零，又不計(jì)任何阻力，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C正確；圖丁中只有小球的重力做功，故機(jī)械能守恒，D正確．變式1

(多選)(2024年廣州六中期中)下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的敘述，正確的是 (

)A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒B．做變速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒C．外力對(duì)物體做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒D．若只有重力對(duì)物體做功，物體的機(jī)械能一定守恒【答案】BD【解析】做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能不一定守恒，如勻速下降的降落傘機(jī)械能減少，機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；做變速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒，如自由落體運(yùn)動(dòng)，B正確；外力做功為零，機(jī)械能不一定守恒，如在空中勻速下落的物體，外力對(duì)物體做功為零，機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)誤；若只有重力對(duì)物體做功，物體的機(jī)械能一定守恒，D正確．變式2

(2024年山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)如圖所示，曲面體Р靜止于光滑水平面上，物塊Q自P的上端由靜止釋放．Q與P的接觸面光滑，Q在P上運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是

(

)A．P對(duì)Q做功為零B．P對(duì)Q做負(fù)功C．物塊Q的機(jī)械能守恒D．物塊Q的機(jī)械能增加【答案】B【解析】Q在P上運(yùn)動(dòng)的過程中，曲面體P向左運(yùn)動(dòng)，P對(duì)Q的彈力與運(yùn)動(dòng)的位移的夾角大于90°，根據(jù)W＝FLcosθ，P對(duì)Q做負(fù)功，A錯(cuò)誤，B正確；Q在P上運(yùn)動(dòng)的過程中，系統(tǒng)中P和Q之間的作用力做功之和為零，系統(tǒng)只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故斜面體增加的動(dòng)能等于物塊減少的機(jī)械能，物塊Q的機(jī)械能減小，C、D錯(cuò)誤．(1)系統(tǒng)機(jī)械能守恒，系統(tǒng)中單個(gè)物體機(jī)械能不一定守恒．(2)有摩擦力做功，但還有其他力做功來抵消摩擦力做的功，機(jī)械能仍然守恒．(3)系統(tǒng)中有內(nèi)力做功，但內(nèi)力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒．(4)物體除受重力外還受其他力，但其他力不做功，則機(jī)械能守恒．1．機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用項(xiàng)目表達(dá)式物理意義說明從守恒的角度看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)械能必須先選參考平面從轉(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)能的減少量不必選參考平面從轉(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2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟(1)根據(jù)題意選取研究對(duì)象．(2)明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程，分析研究對(duì)象在此過程中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷機(jī)械能是否守恒．(3)恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在此過程中的初狀態(tài)和末狀態(tài)的機(jī)械能．(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式列方程并求解．例2

(多選)(2024年廣州二中期中)如圖豎直細(xì)管固定在薄板上，光滑鋼球在右側(cè)直管被磁鐵吸住，移動(dòng)磁鐵可使鋼球從不同高度釋放．撤去磁鐵，鋼球靜止下滑并進(jìn)入管道做圓周運(yùn)動(dòng)．已知鋼球質(zhì)量為m，管道半徑為R，左右兩側(cè)管口到薄板距離分別為R和4R，重力加速度為g，則 (

)【答案】AD變式3如圖所示，水平輕彈簧一端與墻相連處于自由伸長狀態(tài)，質(zhì)量為4kg的木塊沿光滑的水平面以5m/s的速度開始運(yùn)動(dòng)并擠壓彈簧，求：(1)彈簧的最大彈性勢(shì)能；(2)木塊被彈回速度增大到3m/s時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能．小練·隨堂鞏固1．下列物體的運(yùn)動(dòng)過程，滿足機(jī)械能守恒的是 (

)A．火箭加速上升B．潛水運(yùn)動(dòng)員在水中勻速下落C．物體從空中自由下落(不計(jì)空氣阻力)D．游客在摩天輪中隨摩天輪在豎直面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)【答案】C【解析】火箭加速上升時(shí)，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能增大，故機(jī)械能增大，A錯(cuò)誤；潛水運(yùn)動(dòng)員在水中勻速下落，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，故總機(jī)械能減小，B錯(cuò)誤；物體從空中自由下落(不計(jì)空氣阻力)時(shí)只有重力做功，機(jī)械能守恒，C正確；游客在摩天輪中隨摩天輪在豎直面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能改變，則機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤．2．如圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在彈簧壓縮到最短的整個(gè)過程中，下列關(guān)于能量的敘述正確的是 (

)A．重力勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變B．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變C．動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變D．重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變【答案】D【解析】小球下落過程中受到的重力做正功，彈力做負(fù)功，重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能及動(dòng)能都要發(fā)生變化，任意兩種能量之和都不會(huì)保持不變，但三種能量有相互轉(zhuǎn)化，總和不變，D正確．3．如圖所示，在離地面高h(yuǎn)處以初速度v0拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體，不計(jì)空氣阻力，取地面為參考平面，則物體著地時(shí)的機(jī)械能為 (

)【答案】C4．(2024年佛山七校聯(lián)考)如圖所示，某企鵝以如圖所示方向斜向上跳水，它距海面高為h，速度大小為v0，不計(jì)空氣阻力，企鵝落水時(shí)的速度大小為v，已知重力加速度為g，下列說法正確的是 (

)A．企鵝經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為0B．若企鵝以同樣大小的速度豎直向上起跳，則落水時(shí)速度大小不同