高中物理人教版 (新课标)必修28.机械能守恒定律课文内容ppt课件

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你体验过公园里的翻滚过山车吗？过山车，呼啸着、奔驰着，紧张、惊险、刺激．如下图所示是上海共青森林公园旅游过山车，同学们可以开动脑筋，过山车是靠什么做一圆圈的转动，而不需要动力？
1．物体自由下落或沿光滑斜面下落时，重力对物体做________，物体的________减少，________增加．将物体以一定的初速度上抛或沿光滑斜面上升时，重力做________，物体的________增加，________减少．2．动能和弹性势能之间也可以相互转化．例如，像图甲那样，以一定速度运动的小球能使弹簧压缩，这时小球________做功，使动能转化成弹簧的________；小球静止以后，被压缩的弹簧又能将小球弹回(如图乙所示)，这时弹力对小球________，又使弹簧的________转化成小球的________．
3．一个物体如果只在________和________作用下，发生________和________的相互转化时，机械能的总量________，这就是______________．
答案：1.正功　重力势能　动能　负功　重力势能　动能2．克服弹力　弹性势能　做功　弹性势能　动能3．重力　(弹簧)弹力　动能　势能　保持不变　机械能守恒定律
机械能是指系统内所有物体的动能和势能(重力势能，弹簧所具有的弹性势能)的总和．(1)机械能是一个状态量，机械运动的物体在某一位置时，具有确定的速度，也就有确定的动能和势能，即具有确定的机械能．(2)机械能是一个相对量，其大小与参考系、零势能面有关．(3)机械能是标量，是系统所具有的．
如图，质量为m的苹果，从离地面H高的树上由静止开始落下，树下有一深度为h的坑．若以地面为零势能参考平面，则当苹果落到坑底时的机械能为(　　)A．－mgh　　　　　　　B．mgHC．mg(H＋h) D．mg(H－h)答案：B
(1)内容：在只有重力或(弹簧)弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．这叫做机械能守恒定律．(2)机械能守恒定律的表达形式：①初、末状态的机械能相等，即：EK1＋EP1＝Ek2＋EP2②重力势能的增加(减少)量等于动能的减少(增加)量，即：ΔEP增＝ΔEk减．
(3)定律适用条件：只有重力做功或系统内(弹簧)弹力做功.
(1)对单个物体而言：其机械能是否守恒一般通过做功来判定．分析除重力，弹簧弹力外，有无其他力做功，若无其他力做功，则其机械能守恒．若有其他力做功，且不为零，则其机械能必不守恒．(2)对几个物体组成的系统而言：其机械能是否守恒一般通过能量转化来判定．分析除重力势能，弹性势能和动能外，有无其他形式的能参与转化．若无其他形式的能参与转化，则系统机械能守恒；若有其他形式的能参与转化，则系统机械能必不守恒．
(福州八县高一下学期联考)假设一架战斗机正在空中某一高度做匀速飞行，另一架空中加油机给其加油，如图，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则与加油前相比，战斗机的(　　)
A．动能增加，重力势能减少，机械能不变B．动能增加，重力势能增加，机械能增加C．动能减少，重力势能不变，机械能减少D．动能不变，重力势能不变，机械能不变答案：B
(1)应用步骤①选取研究对象(物体或系统)．②明确研究对象的运动过程，分析研究对象在过程中的受力情况，弄清各力做功情况，判断机械能是否守恒．③选取恰当的参考平面，确定研究对象在初末状态的机械能．
④选取恰当的表达式列方程求解．常见的表达式有以下几种：a．Ek1＋EP1＝Ek2＋EP2，即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能和势能之和．b．ΔEk＝－ΔEP或ΔEP＝－ΔEk，即动能(或势能)的增加量等于势能(或动能)的减少量．c．ΔEA＝－ΔEB，即系统内A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量．
(2)机械能守恒定律和动能定理的比较
特别提醒：(1)除重力外还有其他力做功且做功不为零时，其他力做功数值等于机械能的变化量．(2)由于应用动能定理不需要满足什么条件，所以涉及到功能关系问题时还是优先考虑动能定理．
下列运动中能满足机械能守恒的是(　　)A．手榴弹从手中抛出后的运动(不计空气阻力)B．子弹射穿木块C．细绳一端固定，另一端拴着一个小球，使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动D．吊车将货物匀速吊起
解析：手榴弹从手中抛出后，在不计空气阻力的情况下只有重力做功，没有其他力做功，机械能守恒，A正确；子弹穿过木块的过程中，子弹受到木块施加的摩擦力的作用，摩擦力对子弹做负功，子弹的动能一部分转化为内能，机械能不守恒，B不正确；小球在光滑的水平面上运动，受到重力，水平面对小球的支持力，还有细绳对小球的拉力作用，这些力皆与小球的运动方向垂直，不做功，所以小球在运动过程中无能量转化，保持原有的动能不变，即机械能守恒，C正确；
吊车将货物匀速吊起的过程中，货物受到与其重力大小相等、方向相反的拉力作用，上升过程中除重力做功外还有拉力对物体做正功，货物的机械能增加，故D所指的运动过程机械能不守恒，D不正确．答案：AC点评：分析物体的受力情况及各力的做功情况．依据机械能守恒的条件，选取合适的方法进行判断．
下列几种情况，系统的机械能守恒的是(　　)A．一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动[图(a)]B．运动员在蹦床上越跳越高[图(b)]C．图(c)中小车上放一木块，小车的左侧有弹簧与墙壁相连，小车在左右振动时，木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)D．图(c)中如果小车振动时，木块相对小车有滑动
答案：AC解析：A选项弹丸只受重力与支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒．B选项中运动员做功，其机械能越来越大，C选项中只有弹力做功，机械能守恒．D选项中有滑动摩擦力做功，所以机械能不守恒.
(2010·山东省实验中学模拟)如图所示，水平传送带AB的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接，钢管内径很小．传送带的运行速度为v0＝6m/s，将质量m＝1.0kg的可看作质点的滑块无初速地放到传送带A端，已知传送带高度为h＝0.4m，长度为L＝12.0m，“9”字全高H＝0.8m，“9”字上半部分圆弧半径为R＝0.2m，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.3，重力加速度g＝10m/s2，试求：
(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间．(2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向．(3)滑块从D点抛出后的水平射程．
答案：(1)3s　(2)90N方向竖直向上　(3)2.1m
如图所示，轻弹簧k一端与墙相连，质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5m/s的速度运动并压缩弹簧k，求弹簧在被压缩过程中的最大弹性势能及木块速度减为3m/s时的弹性势能．
答案：EPm＝50J　EP1＝32J
解析：木块压缩弹簧的过程及弹簧把木块弹开的过程中，通过弹簧弹力做功使木块的动能和弹簧的弹性势能相互转化，由于不存在其他力做功，故木块和弹簧构成的系统机械能守恒．当木块速度减为零时，弹簧压缩量最大，弹性势能最大，设弹簧的最大弹性势能为EPm，则
注：本题考查只有弹簧弹力做功时，动能与势能之间的相互转化，准确判定机械能守恒是解题的关键.
(2011·集宁一中高一检测)一质量为10kg的小球，从距地面高度为H的地方沿光滑轨道滑下来，进入一半径R＝5m的光滑圆形轨道内，小球在最高点对轨道的压力为小球重量，如图所示，经过最高点后沿圆形轨道的最低点进入另一光滑半径为2R圆形轨道I，在该圆形轨道能上升的最大高度为h1.假设第二次重复第一次的运动仍从半径为R的圆形轨道的最低端进入另一光滑平直斜面轨道Ⅱ，轨道足够长，能上升的最大高度为h2.
试求：(1)从静止开始下滑时的最大高度H.(2)比较h1、h2与H的大小关系(用>、<、＝表示)解析：(1)设在半径为R的圆形轨道最高点时的速度为v，在整个下滑过程中机械能守恒有
沿椭圆轨道运行的人造地球卫星，不考虑阻力和其他星球的引力影响，卫星的动能是否守恒？势能是否守恒？机械能是否守恒？答案：动能不守恒；势能不守恒；机械能守恒