2、研究机械能守恒定律.pptx

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1、-1-4 4.2 2研究机械能守恒定律研究机械能守恒定律-2-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页-3-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页自主阅读自我检测一、研究机械能守恒定律1.定义:物体的动能与势能之和称为机械能。2.表达式:E=Ek+Ep,其中的势能是指重力势能和弹性势能。3.机械能是矢量还是标量?有相对性吗?提示:机械能是标量。因为势能具有相对性,所以机械能也具有相对性。-4-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主

2、预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页自主阅读自我检测二、研究重锤自由下落过程中机械能是否守恒-5-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页自主阅读自我检测三、机械能守恒定律1.定律的内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势能可以互相转化,而总的机械能保持不变,即E=Ek+Ep=恒量。2.定律适用条件:只有重力做功或系统内弹力做功。3.表达式:Ek=-Ep或Ep1+Ek1=Ep2+Ek2。4.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒吗?为什么?提示:不一定。机械能是否守恒应根据守恒

3、条件进行判断。当物体做匀速直线运动时,不一定只有重力或弹力做功,机械能不一定守恒。-6-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页自主阅读自我检测1.正误辨析(1)物体所受的合外力为零时,机械能一定守恒。()(2)做平抛运动的物体,其初状态动能与重力势能之和必等于末状态的动能与重力势能之和。()(3)物体自由下落过程中经过A、B两位置,此过程中物体的机械能一定守恒。()(4)物块沿斜面匀速下滑,此过程中物块机械能守恒。()(5)在一个运动过程中,既有重力做功,又有弹力做功,则系统的机械能一定不守恒。()答案:(1)(2

4、)(3)(4)(5)-7-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页自主阅读自我检测2.下列运动的物体,机械能守恒的是()A.物体沿斜面匀速下滑B.物体从高处以0.9g的加速度竖直下落C.物体沿光滑曲面滑下D.拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升解析:物体沿斜面匀速下滑时,动能不变,重力势能减小,所以机械能减小;物体以0.9g的加速度下落时,除重力外,其他力的合力向上,大小为0.1mg,合力在物体下落时对物体做负功,物体机械能不守恒;物体沿光滑曲面滑下时,只有重力做功,机械能守恒;拉着物体沿斜面上升时,拉力对物体做功,物体

5、机械能不守恒。答案:C-8-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页自主阅读自我检测3.右图是一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径R=0.5 m,轨道在C处与光滑的水平地面相切,在地面上给一物块某一初速度v0,使它沿CBA运动,且通过A点水平飞出。求水平初速度v0需满足什么条件?(g取10 m/s2)代入数据得v0=5 m/s所以给物块的水平初速度应不小于5 m/s。答案:不小于5 m/s-9-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作

6、学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二对机械能守恒定律的理解对机械能守恒定律的理解蹦极运动是一项极具刺激的极限运动,它让参与者既能体会到自由下落的快感,又能感受失重、超重状态下的美妙。(1)人跳离高台后开始下落,若忽略空气阻力,到弹性绳伸直以前,人的机械能是否守恒?(2)弹性绳逐渐伸长的过程中,人的机械能是否守恒?人与弹性绳总的机械能是否守恒?要点提示:(1)只有重力做功,机械能守恒。(2)不守恒;守恒。-10-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二1.研究对象(1

7、)当只有重力做功时,可取一个物体(其实是物体与地球构成的系统)作为研究对象;(2)当物体之间的弹力做功时,必须将这几个物体构成的系统作为研究对象(使这些弹力成为系统内力)。-11-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二2.表达式及其意义-12-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二3.机械能守恒条件的理解(1)从能量转化的角度看,只有系统内动能和势能相互转化

8、,无其他形式能量之间(如内能)的转化。(2)从系统做功的角度看,只有重力和系统内的弹力做功。-13-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二-14-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二-15-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二【例1】(

9、多选)物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)()-16-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二解析:物块沿固定斜面匀速下滑,在斜面上物块受力平衡,重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡,摩擦力做负功,机械能减少;物块在力F作用下沿固定光滑斜面上滑时,力F做正功,机械能增加;小球沿光滑半圆形固定轨道下滑,只有重力做功,小球机械能守恒;用细线拴住小球绕O点来回摆动,只有重力做功,小球机械能守恒,选项C、D正确。答案:CD规律方法只有重力做功或系统内弹力做功是机械能守恒的条件。只有重力对

10、物体做功时,物体的机械能一定守恒;只有重力或系统内弹力做功时,系统的机械能一定守恒。-17-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二变式训练变式训练1(多选)如图所示,斜面体置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑。在物体下滑过程中,下列说法正确的是()A.物体的重力势能减少,动能增加B.斜面体的机械能不变C.斜面对物体的弹力垂直于接触面,不对物体做功D.物体和斜面组成的系统机械能守恒解析:物体沿斜面下滑,重力势能减少,动能增加,A项正确;斜面体除受重力外,还会

11、在物体对它的压力的作用下向右运动,故其机械能不守恒,B项错误;由于系统不受外力,所以系统机械能守恒,D项正确;系统机械能守恒,而斜面体的机械能增加,所以物体的机械能减少,即斜面体对物体做负功,C项错误。答案:AD-18-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析机械能守恒定律的应用机械能守恒定律的应用用细绳把铁锁吊在高处,并把铁锁拉到鼻子尖前释放,保持头的位置不动,铁锁摆回来时,会打到鼻子吗?试试看,并解释原因。要点提示:不会打到鼻子。联想伽利略的理想斜面实验,若没有阻力,铁锁刚

12、好能回到初位置,遵循机械能守恒定律。若存在阻力,机械能有损失,铁锁速度为零时的高度低于开始下落时的高度,铁锁一定不能打到鼻子。-19-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析机械能守恒定律和动能定理的比较-20-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析【例2】(2017全国2卷)如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度v从轨道下

13、端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)()-21-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析答案:B-22-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析规律方法应用机械能守恒定律解题时,可通过以下过程进行分析:(1)确定研究对象及初、末状态。(2)分析物体的受力情况及各力做功情况

14、。(3)判断机械能是否守恒。(4)确定初末状态的机械能。(5)由机械能守恒定律列出方程。(6)求解方程。-23-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析变式训练变式训练2(2017天津理综改编)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是()A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B.在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力做功不为零D.摩天轮转动

15、过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变-24-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析解析:摩天轮匀速转动,乘客动能不变,高度不断变化,重力势能不断变化,机械能等于重力势能和动能之和,机械能也不断变化,故A错误;在最高点,重力指向圆心,支持力背向圆心,合外力提供向心力,F向=mg-FN0,即mgFN,故B正确;转动一周,由WG=mgh可得WG=0,故C错误;重力的瞬时功率P=mgvcos,重力方向不变,速度方向不断变化,重力与速度间的夹角不断变化,P不断变化,故D错误。答案:B-2

16、5-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页12341.下列说法正确的是()A.机械能守恒时,物体一定不受阻力B.机械能守恒时,物体一定只受重力和弹力作用C.物体处于平衡状态时,机械能必守恒D.物体所受的外力不等于零,其机械能也可以守恒解析:机械能守恒的条件是只有重力做功或系统内物体间的弹力做功。机械能守恒时,物体或系统可能不只受重力和弹力作用,也可能受其他力,但其他力不做功或做的总功一定为零,A、B错;物体沿斜面匀速下滑时,它处于平衡状态,但机械能不守恒,C错;物体做自由落体运动时,合力不为零,但机械能守恒,D对。

17、答案:D-26-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页12342.(多选)从离地高为H的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体,它上升h后又返回下落,最后落在地面上,则下列说法正确的是(不计空气阻力,以地面为参考面)()A.物体在最高点时机械能为mg(H+h)解析:在整个运动过程中物体的机械能不变,且E=mgH+mv2或E=mg(H+h),故选项A、C、D正确。答案:ACD-27-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页12343.(多

18、选)右图是一轻弹簧固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点的过程中()A.重物的重力势能减小B.重物的重力势能增大C.重物的机械能不变D.重物的机械能减小解析:物体从A点释放后,在从A点向B点运动的过程中,物体的重力势能逐渐减小,动能逐渐增加,弹簧逐渐被拉长,弹性势能逐渐增大。所以,物体减小的重力势能一部分转化为物体的动能,另一部分转化为弹簧的弹性势能。对物体和弹簧构成的系统,机械能守恒,但对物体来说,其机械能减小。答案:AD-28-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITA

19、NG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页12344.在右图中,质量为25 kg的小孩坐在秋千上,小孩重心离拴绳子的横梁2.5 m,如果秋千摆到最高点时,绳子与竖直方向的夹角是60,秋千板摆到最低点时,忽略手与绳间的作用力及阻力,求小孩对秋千板的压力大小。(g取10 m/s2)-29-4.2研究机械能守恒定律ZIZHUYUXI自主预习SUITANG JIANCE随堂检测HEZUOXUEXI合作学习首页1234解析:秋千摆在最低点过程中,只有重力做功,机械能守恒,则mgl(1-cos 60)=mv2在最低点时,设秋千对小孩的支持力为N,由牛顿第二定律得:联立解得FN=2mg=500 N由牛顿第三定律得小孩对秋千板的压力为500 N。答案:500 N