《新设计物理必修二浙江专用课件：第七章 机械能守恒定律 第9节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理必修二浙江专用课件：第七章 机械能守恒定律 第9节（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课堂导学 第9节节 机械能守恒定律 学考报告 知识识内容机械能守恒定律 考试试要求 学考选选考 dd 基本要求 1 知道机械能的各种形式 能够够分析动动能与势势能 包括弹弹性势势能 之间间 的相互转转化问题问题 2 知道机械能守恒的条件 知道机械能守恒定律的表达式 3 会判断机械能是否守恒 会应应用机械能守恒定律解决有关问题问题 课堂导学 发发展要求 1 根据动动能定理及重力做功与势势能变变化的关系 推导导出机械能守恒定律 2 从能量转转化的角度理解机械能守恒的条件 3 能从不同角度表达机械能守恒定律 并选择选择 合适的表达式求解问题问题 4 领领悟运用机械能守恒定律解决问题问题 的优优点 说
2、说明 1 运用机械能守恒定律进进行计计算时时 不涉及弹弹性势势能的表达式 2 不要求用机械能守恒定律求解两个及两个以上物体 包括需要确定重心 的链链条 绳绳子 流体等 的问题问题 课堂导学 基 础 梳 理 机械能 1 机械能的定义 动动能与势势能 包括重力势势能和弹弹性势势能 统统称为为 用符号E表示 2 机械能具有相对性 因为势为势 能具有相对对性 需确定零势势能参考平面 同时时 与动动能相关的速度也具有相 对对性 应该应该 相对对于同一惯惯性参考系 一般是以地面为为参考系 所以机械能也具有 只有在确定了参考系和零势势能参考平面的情况下 机械能才有确定的物理 意义义 相对对性 课堂导学 3
3、动能和势能相互转化 1 重力势势能与动动能相互转转化 用细线细线 小球等做实验实验 把一个小球用细线悬细线悬 挂起来 把小球拉到一定高度的A点 然后放开 小球在摆动过摆动过 程中 重力势势能与动动能相互转转化 我们们看到 小球可以 摆摆到跟A点等高的C点 如图图1甲所示 如果用尺子在某一点挡挡住细线细线 小球虽虽然不 能摆摆到C点 但摆摆到另一侧时侧时 也能到达跟A点相同的高度 如图图乙所示 图图1 课堂导学 实验证实验证 明 小球在摆动过摆动过 程中重力势势能和动动能在不断转转化 在摆动过摆动过 程中 小球 总总能回到原来的高度 可见见 重力势势能和动动能的总总和不变变 2 弹弹性势势能与动
4、动能相互转转化 被压缩压缩 的弹弹簧具有弹弹性势势能 当弹弹簧恢复原来形状时时 就把跟它接触的物体弹弹出去 这这一过过程中 弹弹力做正功 弹弹簧的弹弹性势势能减少 而物体得到一定的速度 动动能 增加 射箭时时弓的弹弹性势势能减少 箭的动动能增加 也是这样这样 一种过过程 如果重力和弹弹力做正功 重力势势能或弹弹性势势能就减少 动动能增加 意味着重力势势能 或弹弹性势势能转转化为动为动 能 反之 如果重力或弹弹力做负负功 重力势势能或弹弹性势势能就 增加 动动能减少 意味着动动能转转化为为重力势势能或弹弹性势势能 可见见 通过过重力或弹弹 力做功 机械能可以从一种形式转转化为为另一种形式 课堂导
5、学 典 例 精 析 例1 2016年巴西奥运会上 中国选选手邓邓薇以262公斤 抓举举115公斤 挺举举147公斤 的总总成绩绩打破奥运会纪录纪录 世界纪录纪录 某次抓举举 在杠铃铃被举举高的整个过过程中 不计计空气阻力 下列说说法正确的是 图图2 课堂导学 A 杠铃铃的动动能一直增大 B 杠铃铃的重力势势能一直增大 C 杠铃铃的机械能守恒 D 杠铃铃一直处处于超重状态态 解析 杠铃铃被举举高的过过程一定经历经历 了先加速向上 后减速向上的运动动 所以动动能应应 先增大后减小 A错误错误 物体一直向上运动动 重力势势能一直增大 B正确 因人对对 杠铃铃的支持力做正功 杠铃铃的机械能增加 C错误
6、错误 加速度先向上 后向下 杠铃铃 先超重 后失重 D错误错误 答案 B 课堂导学 基 础 梳 理 1 推导 1 情景设设定 如图图3所示 设设小球下落过过程中经过经过 高度为为h1的A点速度为为v1 经过经过 高度为为h2的B点 速度为为v2 分析下落过过程中A B两位置的动动能与势势能的总总和之间间的数量关系 图图3 课堂导学 2 理论论推导导 从A点到B点 由动动能定理知重力做的功 由重力做功和重力势势能变变化的关系有 WG mgh1 mgh2 Ep1 Ep2 得到Ek2 Ek1 Ep1 Ep2 移项项后 得Ep1 Ek1 Ep2 Ek2 3 探究结论结论 自由落体运动过动过 程中 动动
7、能和势势能之和保持 不变变 课堂导学 2 机械能守恒定律的内容 在只有 做功的物体系统统内 动动能与势势能可以互相转转化 而总总的机械能 保持 3 守恒条件 只有 做功 4 表达式 1 守恒式 Ek1 Ep1 或E1 E2 此式表示系统统的两个状态态的机械能总总量相等 2 转转化式 Ek Ep 此式表示系统动统动 能的增加 量等于势势能的 增加 量 3 转转移式 EA增 EB减 此式表示系统统A部分机械能的增加量等于B部分机械能的 重力或弹弹力 不变变 重力或弹弹力 Ek2 Ep2 减少减少 减少量 课堂导学 5 机械能是否守恒的判断 1 利用机械能守恒的条件直接判断 2 从做功角度判断 若物
8、体或系统统只有重力 或弹弹簧的弹弹力 做功 虽虽受其他力 但 其他力不做功或做功的代数为为零 机械能守恒 3 从能量转转化角度判断 系统统内只有动动能 重力势势能 弹弹性势势能的相互转转化 无 其他形式能量的转转化 系统统机械能守恒 课堂导学 典 例 精 析 例2 下列运动动的物体 机械能守恒的是 A 物体沿斜面匀速下滑 B 物体从高处处以0 9 g的加速度竖竖直下落 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时 动动能不变变 重力势势能减小 所以机械能减小 物 体以0 9 g的加速度下落时时 除重力外 其他力的合力向上 大小为为0 1 mg 合力
9、 在物体下落时对时对 物体做负负功 物体机械能不守恒 物体沿光滑曲面滑下时时 只有 重力做功 机械能守恒 拉着物体沿斜面上升时时 拉力对对物体做功 物体机械能 不守恒 综综上 选项选项 C正确 答案 C 课堂导学 即 学 即 练 1 多选选 如图图4所示 下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 图图4 课堂导学 A 甲图图中 火箭升空的过过程中 若匀速升空机械能守恒 若加速升空机械能不守恒 B 乙图图中物体匀速运动动 机械能守恒 C 丙图图中小球做匀速圆圆周运动动 机械能守恒 D 丁图图中 轻弹轻弹 簧将A B两小车弹车弹 开 两小车组车组 成的系统统机械能不守恒 两小车车 和弹弹簧组组成的系统
10、统机械能守恒 解析 题图题图 甲中无论论火箭匀速上升还还是加速上升 由于有推力做功 机械能增加 因而机械能不守恒 题图题图 乙中拉力F做功 机械能不守恒 题图题图 丙中 小球受到的所 有力都不做功 机械能守恒 题图题图 丁中 弹弹簧的弹弹力做功 弹弹簧的弹弹性势势能转转化为为 两小车车的动动能 两小车车与弹弹簧组组成的系统统机械能守恒 答案 CD 课堂导学 基 础 梳 理 1 应用步骤 1 确定研究对对象 物体或系统统 2 对对研究对对象进进行正确的受力分析 3 判断各个力是否做功 并分析是否符合机械能守恒的条件 4 视视解题题方便与否选选取零势势能参考平面 并确定研究对对象在初 末状态时态时
11、 的机械 能 5 根据机械能守恒定律列出方程 或再辅辅以其他方程 进进行求解 课堂导学 2 适用范围 应应用机械能守恒定律时时 系统统内相互作用的物体间间的力可以是变变力 也可以是恒力 适用于直线线运动动 也适用于曲线线运动动 只要符合守恒条件 机械 能就守恒 而且机械能守恒定律只涉及物体系统统的初 末状态态的物理量 不需分 析中间过间过 程的复杂变杂变 化 使处处理问题问题 得到简简化 课堂导学 典 例 精 析 例3 如图图5所示 让摆让摆 球从图图中A位置由静止开始下摆摆 正好摆摆到最低点B位置时时 线线被拉断 设摆线长设摆线长 l 1 6 m O点离地高H 5 8 m 不计线计线 断时时
12、的机械能损损失 不计计空气阻力 g取10 m s2 求 图图5 课堂导学 1 摆摆球刚刚到达B点时时的速度大小 2 落地时摆时摆 球的速度大小 解析 1 摆摆球由A到B的过过程中只有重力做功 故机械能守恒 根据机械能守恒定 律得 课堂导学 2 设摆设摆 球落地点为题图为题图 中的D点 则摆则摆 球由B到D过过程中只有重力做功 机械能守 恒 根据机械能守恒定律得 答案 1 4 m s 2 10 m s 课堂导学 技巧点拨 无论论物体是做直线线运动还动还 是做曲线线运动动都可应应用机械能守恒定律 应应用机械能守恒定律时时 正确选选取研究对对象和研究过过程 明确初 末状态态的动动能 和势势能 是解决
13、问题问题 的关键键 课堂导学 即 学 即 练 2 以10 m s的速度将质质量为为m的物体从地面上竖竖直向上抛出 取地面为为零势势能面 若 忽略空气阻力 g取10 m s2 则则 1 物体上升的最大高度是多少 2 上升过过程中在何处处重力势势能与动动能相等 课堂导学 答案 1 5 m 2 2 5 m 课堂导学 基 础 梳 理 机械能守恒定律与动动能定理的比较较 规规律 比较较内容 机械能守恒定律动动能定理 应应用范围围只有重力和弹弹力做功时时无条件限制 物理意义义 其他力 重力 弹弹力以外 所做 的功是机械能变变化的量度 合外力对对物体所做的功是动动能变变化 的量度 研究对对象相互作用的物体系
14、统统 单单个物体 或可视为单视为单 个物体的系统统 课堂导学 关注角度 守恒的条件和始末状态态机械能的形 式及大小 动动能的变变化及改变动变动 能的方式 合外力做功的情况 说说明 等号右边边表示动动能增量时时 左边边 表示势势能的减少量 mgh 表示重 力势势能 或重力势势能的变变化量 等号左边边是合外力做的功 右边边 是动动能的增量 mgh 表示重力 做的功 共同点 都是从做功和能量转转化的角度来研究物体在力的作用下状态态的变变化 表达这这两个规规律的方程都是标标量式 注意 由于应应用动动能定理不需要满满足什么条件 所以涉及功能关系问题时还问题时还 是 优优先考虑动虑动 能定理 课堂导学 典
15、 例 精 析 例4 如图图6所示 用细圆细圆 管组组成的光滑轨轨道AB部分平直 BC部分是处处于竖竖直平 面内半径为为R的半圆圆 圆圆管截面半径r R 有一质质量为为m 半径比r略小的光滑小 球以水平初速度v0射入圆圆管 图图6 课堂导学 课堂导学 课堂导学 课堂导学 例5 如图图7所示 小球沿水平面通过过O点进进入半径为为R的半圆圆弧轨轨道后恰能通过过 最高点P 然后落回水平面 不计计一切阻力 下列说说法不正确的是 图图7 A 小球落地点离O点的水平距离为为2R B 小球落地时时的动动能为为5mgR 2 C 小球运动动到半圆圆弧最高点P时时向心力为为零 D 若将半圆圆弧轨轨道上部的1 4圆圆
16、弧截去 其他条件不变变 则则小球能达到的最大高度 比P点高0 5R 课堂导学 答案 C 课堂导学 即 学 即 练 课堂导学 图图8 1 弹弹珠乙从D点飞飞出时时的速度大小 2 弹弹珠乙在D点时对轨时对轨 道的弹弹力 3 弹弹簧缓缓慢压缩压缩 到M点时储时储 存的弹弹性势势能 课堂导学 答案 1 4 m s 2 15 N 方向竖竖直向上 3 1 2 J 课堂导学 4 如图图9所示 一固定在竖竖直平面内的光滑的半圆圆形轨轨道ABC 其半径R 0 5 m 轨轨 道在C处处与水平地面相切 在C处处放一小物块块 给给它一水平向左的初速度v0 5 m s 结结果它沿CBA运动动 通过过A点 最后落在水平地面上的D点 求C D间间的距离x 重力加速度g取10 m s2 图图9 课堂导学 解析 解法一 应应用机械能守恒定律求解 物块块由C到A过过程 只有重力做功 机械能守恒 则则 Ep Ek 课堂导学 答案 1 m
