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高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律综合与测试教学课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律综合与测试教学课件ppt，共37页。PPT课件主要包含了知识点归纳与概括，重力势能，弹性势能，本章知识结构图，据动能定理有，解二由动能定理得，重点剖析，求解公式等内容，欢迎下载使用。
1. 定义：物体受到力，且在力的方向上移动一段位移，就说这个力对物体做了功. 2. 做功的两个要素：力和物体在力的方向上发生的位移.
3. 公式：W=Fscs，其中F是恒力，s为受力质点的位移，为F、s二者之间夹角. 4. 功是标量：功的正负表示的是动力对物体做功还是阻力对物体做功，前者取正，后者取负.
5. 功的正负判定看力F和位移s之间的夹角. ① <90时，W>0，力作正功； ② =90时，W=0，力不做功； ③ >90时，W<0，力做负功。
1. 功率：表示物体做功的快慢2. 公式： 公式①求平均功率；公式②既能求平均功率也能求瞬时功率.3. 单位：千瓦(kW)、瓦(W)
1. 物体由于运动而具有的能2. 公式：3. 单位：J
1. 物体由于被举高而具有的能2. 公式：EP=mgh3. 是地球和物体共有的，不是物体单独具有.4. 与零势能面的选取有关
1. 物体由于发生弹性形变而具有的能2. 弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关
1. 合外力的功等于物体动能的增量： W合=Ek；2. 重力的功等于势能增量的负值 WG= EP；3. 弹力的功等于弹性势能增量的负量 W= EP；4. 除重力和弹力以外的力作的总功等于系统机械能的增量：WF= E末E初；
势能重力势能: EP=mgh弹性势能
动能 Ek=mv2/2
功：W=Fscs平均功率：P =W/t瞬时功率：P =Fv
机械能守恒Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
例1. 质量为1000kg的汽车，沿倾角为30°的斜坡由静止开始上坡，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2000N，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104w，开始时以a=1m/s2的加速度做匀加速运动，g取10 m/s2. 求：(1) 汽车做匀加速运动的时间t1； (2) 汽车所能达到的最大速率； (3) 若斜坡长143.5m，且认为汽车达到坡顶之前已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间？
解析： 选汽车为研究 对象，汽车上坡时受力 分析如右图所示. 当汽车输出功率达到额定功率时, 匀加速运动阶段结束，则有
以上三式联立成方程组并解得
汽车以额定功率运动，且合外力为零时，速度达到最大值，则有
以上二式联立成方程组并解得
匀加速阶段结束后，汽车即做加速逐渐减小的加速运动，最终达到最大速度。 因汽车做变加速运动，不能用动力学方法求解，只能用动能定理。
设汽车从坡底到坡顶所需时间为t, 由动能定律得
以上各式联立成方程组并解得：
2. 如图，板A长0.5m， 静止在光滑的水平地面上， 物块B长0.2m，以水平速度 飞来，刚好从A表面擦过，如果从B和A接触到B离开A的全过程中，A、B间的摩擦力都可以认为是10N，且在上述过程中，A前进了0.6m. 在这一过程中，A、B的动能各改变了多少？有多少机械能转化成了热能？
解: A对B的摩擦力f与B的运动方向相反, B克服摩擦力做功W1=fsB= 10 (0.5+0.6+0.2) =13J，对B应用动能定理EkB= 13J，B的动能减少13焦耳. B对A的摩擦力f 与A的位移同向，f 做正功W2=f s=100.6=6J，对A应用动能定理，EkA=6J，A的动能增加了6焦耳. B减少的13J中只有6J转化成了A的动能，剩下的7J是通过摩擦转化成了内能.
思考：f sBA=? f sBA=10(0.5+0.2)J=7J 结论：作用于系统的滑动摩擦力和系统内物体间相对滑动的位移的乘积. 在数值上等于系统内能的增量. 即Q=f滑 s相对 .
3. 以20m/s的初速度，从地面竖直向上抛出一物体，它上升的最大高度是18m. 如果物体在运动过程中所受阻力的大小不变，则物体在离地面多高处，物体的动能与重力势能相等。(g=10m/s2)（以地面为零势点）
解析：以物体为研究对象，画出运动草图，设物体上升到h高处动能与重力势能相等
此过程中, 重力阻力做功, 据动能定理有：
物体上升的最大高度为H
由式①，②，③解得h=9.5m
设物体下落过程中经过距地面h处动能等于重力势能，运动草图如图所示。
解得h = 8.5m
注意：本题很容易漏解，要求仔细审题，问物体离地面多高处，物体动能与重力势能相等，一般是认为上升过程中什么位置动能与重力势能相等。而实际下落过程中也有一处动能与重力势能相等。
4. 如图，一个光滑的水平轨道与半圆轨道相连，半圆轨道在竖直平面内，半径为R. 质量为m的小球以某速度从 A 点无摩擦地滚上半圆轨道, 小球通过轨道的最高点B后恰好做平抛运动, 且落在水平地面上的C点，已知AC=AB=2R，求： (1)小球在A点时的速度大小. (2)小球在B点时半圆轨道对它的弹力.
5. 右图，质量m为2kg的物体，从光滑斜面的顶端A点以v0=5m/s的初速度滑下，在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度h=5米, 求弹力对物体所做的功。
解一：斜面光滑，机械能守恒。取B点所在水平面为重力势能参考平面，弹簧原长处D 点为弹性势能的零参考点，则状态A的机械能： EA= mgh+mv02/2
对状态B的机械能： EB=E弹+0
由机械能守恒定律得： mgh+mv02/2= E弹+0 所以 E弹=mgh+mv02/2=125（J）。 故：W弹=
1. 功 ①功等于力和力的方向上位移的乘积 ②计算功的途径有： a. W=Fscs，F是恒力； b. W=Pt；
c. 动能定理W=Ek，不论F 是恒力还是变力，不论物体做的是直线运动或曲线运动，只要知道初、末运动状态即可求得功； d. 据功是能量转化的量度W=E求解.
2. 功率是描述做功快慢的物理量.
公式：P =Fv 既可计算平均功率，也可计算瞬时功率.
3. 动能定理：W外= EP = Ek2 Ek1
①外力的总功，也可以是合外力的功，还可以是外力做功的代数和. ②研究对象是单个物体. ③只需研究运动始末状态的动能，不必细究全过程中运动的性质和状态变化细节.
④解题方法和步骤： a. 选取研究对象，明确其运动过程； b. 分析研究对象在运动过程中受力情况以及各个力做功情况； c. 明确初末状态，找出其初末动能； d. 用W外= Ek2 Ek1 列方程求解。
4. 机械能守恒定律 ①表达式： E1 =E2 或系统改变的总势能等于系统改变的总动能，即-EP =Ek 。 ②守恒条件： 重力或弹力以外的力不做功或所做功代数和为零。
③解题方法和步骤： a. 明确研究系统及过程，对其进行受力分析； b. 分析各力做功与否，判断机械能是否守恒； c. 选择守恒表达式，列出守恒方程.
1. 定义：物体受到力，且在力的方向上移动一段位移，就说这个力对物体做了功. 2. 做功的两个要素：力和物体在力的方向上发生的位移.
3. 公式：W=Fscs，其中F是恒力，s为受力质点的位移，为F、s二者之间夹角. 4. 功是标量：功的正负表示的是动力对物体做功还是阻力对物体做功，前者取正，后者取负.
5. 功的正负判定看力F和位移s之间的夹角. ① <90时，W>0，力作正功； ② =90时，W=0，力不做功； ③ >90时，W<0，力做负功。
1. 功率：表示物体做功的快慢2. 公式： 公式①求平均功率；公式②既能求平均功率也能求瞬时功率.3. 单位：千瓦(kW)、瓦(W)
1. 物体由于运动而具有的能2. 公式：3. 单位：J
1. 物体由于被举高而具有的能2. 公式：EP=mgh3. 是地球和物体共有的，不是物体单独具有.4. 与零势能面的选取有关
1. 物体由于发生弹性形变而具有的能2. 弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关
1. 合外力的功等于物体动能的增量： W合=Ek；2. 重力的功等于势能增量的负值 WG= EP；3. 弹力的功等于弹性势能增量的负量 W= EP；4. 除重力和弹力以外的力作的总功等于系统机械能的增量：WF= E末E初；
势能重力势能: EP=mgh弹性势能
动能 Ek=mv2/2
功：W=Fscs平均功率：P =W/t瞬时功率：P =Fv
机械能守恒Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
例1. 质量为1000kg的汽车，沿倾角为30°的斜坡由静止开始上坡，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2000N，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104w，开始时以a=1m/s2的加速度做匀加速运动，g取10 m/s2. 求：(1) 汽车做匀加速运动的时间t1； (2) 汽车所能达到的最大速率； (3) 若斜坡长143.5m，且认为汽车达到坡顶之前已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间？
解析： 选汽车为研究 对象，汽车上坡时受力 分析如右图所示. 当汽车输出功率达到额定功率时, 匀加速运动阶段结束，则有
以上三式联立成方程组并解得
汽车以额定功率运动，且合外力为零时，速度达到最大值，则有
以上二式联立成方程组并解得
匀加速阶段结束后，汽车即做加速逐渐减小的加速运动，最终达到最大速度。 因汽车做变加速运动，不能用动力学方法求解，只能用动能定理。
设汽车从坡底到坡顶所需时间为t, 由动能定律得
以上各式联立成方程组并解得：
2. 如图，板A长0.5m， 静止在光滑的水平地面上， 物块B长0.2m，以水平速度 飞来，刚好从A表面擦过，如果从B和A接触到B离开A的全过程中，A、B间的摩擦力都可以认为是10N，且在上述过程中，A前进了0.6m. 在这一过程中，A、B的动能各改变了多少？有多少机械能转化成了热能？
解: A对B的摩擦力f与B的运动方向相反, B克服摩擦力做功W1=fsB= 10 (0.5+0.6+0.2) =13J，对B应用动能定理EkB= 13J，B的动能减少13焦耳. B对A的摩擦力f 与A的位移同向，f 做正功W2=f s=100.6=6J，对A应用动能定理，EkA=6J，A的动能增加了6焦耳. B减少的13J中只有6J转化成了A的动能，剩下的7J是通过摩擦转化成了内能.
思考：f sBA=? f sBA=10(0.5+0.2)J=7J 结论：作用于系统的滑动摩擦力和系统内物体间相对滑动的位移的乘积. 在数值上等于系统内能的增量. 即Q=f滑 s相对 .
3. 以20m/s的初速度，从地面竖直向上抛出一物体，它上升的最大高度是18m. 如果物体在运动过程中所受阻力的大小不变，则物体在离地面多高处，物体的动能与重力势能相等。(g=10m/s2)（以地面为零势点）
解析：以物体为研究对象，画出运动草图，设物体上升到h高处动能与重力势能相等
此过程中, 重力阻力做功, 据动能定理有：
物体上升的最大高度为H
由式①，②，③解得h=9.5m
设物体下落过程中经过距地面h处动能等于重力势能，运动草图如图所示。
解得h = 8.5m
注意：本题很容易漏解，要求仔细审题，问物体离地面多高处，物体动能与重力势能相等，一般是认为上升过程中什么位置动能与重力势能相等。而实际下落过程中也有一处动能与重力势能相等。
4. 如图，一个光滑的水平轨道与半圆轨道相连，半圆轨道在竖直平面内，半径为R. 质量为m的小球以某速度从 A 点无摩擦地滚上半圆轨道, 小球通过轨道的最高点B后恰好做平抛运动, 且落在水平地面上的C点，已知AC=AB=2R，求： (1)小球在A点时的速度大小. (2)小球在B点时半圆轨道对它的弹力.
5. 右图，质量m为2kg的物体，从光滑斜面的顶端A点以v0=5m/s的初速度滑下，在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度h=5米, 求弹力对物体所做的功。
解一：斜面光滑，机械能守恒。取B点所在水平面为重力势能参考平面，弹簧原长处D 点为弹性势能的零参考点，则状态A的机械能： EA= mgh+mv02/2
对状态B的机械能： EB=E弹+0
由机械能守恒定律得： mgh+mv02/2= E弹+0 所以 E弹=mgh+mv02/2=125（J）。 故：W弹=
1. 功 ①功等于力和力的方向上位移的乘积 ②计算功的途径有： a. W=Fscs，F是恒力； b. W=Pt；
c. 动能定理W=Ek，不论F 是恒力还是变力，不论物体做的是直线运动或曲线运动，只要知道初、末运动状态即可求得功； d. 据功是能量转化的量度W=E求解.
2. 功率是描述做功快慢的物理量.
公式：P =Fv 既可计算平均功率，也可计算瞬时功率.
3. 动能定理：W外= EP = Ek2 Ek1
①外力的总功，也可以是合外力的功，还可以是外力做功的代数和. ②研究对象是单个物体. ③只需研究运动始末状态的动能，不必细究全过程中运动的性质和状态变化细节.
④解题方法和步骤： a. 选取研究对象，明确其运动过程； b. 分析研究对象在运动过程中受力情况以及各个力做功情况； c. 明确初末状态，找出其初末动能； d. 用W外= Ek2 Ek1 列方程求解。
4. 机械能守恒定律 ①表达式： E1 =E2 或系统改变的总势能等于系统改变的总动能，即-EP =Ek 。 ②守恒条件： 重力或弹力以外的力不做功或所做功代数和为零。
③解题方法和步骤： a. 明确研究系统及过程，对其进行受力分析； b. 分析各力做功与否，判断机械能是否守恒； c. 选择守恒表达式，列出守恒方程.
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