教科版必修25 机械能守恒定律集体备课ppt课件

这是一份教科版必修25 机械能守恒定律集体备课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，重力势能，Ep2+Ek2，保持不变，关键能力·合作学习，审题关键，课堂回眸，课堂检测·素养达标等内容，欢迎下载使用。
一、动能与势能的相互转化【情境思考】 问题1:过山车在高处关闭发动机飞奔而下,过山车受什么力?各做什么功?提示:受重力、阻力、弹力,重力做正功,阻力做负功,弹力不做功。
问题2:过山车的动能和势能怎么变化?提示:动能增大,重力势能减小。问题3:若忽略一切阻力,过山车下滑过程的机械能守恒吗?提示:守恒。
1.重力势能与动能:只有重力做功时,若重力对物体做正功,则物体的重力势能_____,动能_____,_________转化成了_____;若重力做负功,则_____转化为_________。2.弹性势能与动能:只有弹簧弹力做功时,若弹力做正功,则弹性势能_____,物体的动能_____,__________转化为_____。
3.机械能:(1)定义:_________、弹性势能和_____的总称,表达式为E=Ek+Ep。(2)机械能的改变:通过_____或_____做功,机械能可以从一种形式转化为另一种形式。
二、机械能守恒定律【情境思考】 问题1:运动员抛铅球,忽略空气阻力,铅球在空中运动过程中,机械能守恒吗?提示:守恒。
问题2:求解铅球落地速度的大小用什么规律?提示:机械能守恒定律。
1.推导:质量为m的物体在空中做抛体运动,如图所示。
(1)物体在位置A、B所具有的机械能(取地面为零势能面)。E1=Ep1+Ek1= ______________。E2=Ep2+Ek2= ______________ 。(2)物体由A到B的过程中,只有重力做功,根据动能定理:mg(h1-h2)= ______________ 。结论:初机械能等于末机械能Ep1+Ek1=______。
2.内容:在只有_____或_____做功的物体系统内,动能与势能会发生相互转化,但机械能的总量_________。3.表达式:Ep1+Ek1=______,即__=E1。
4.机械能守恒的条件:关于机械能守恒的条件,正确的说法有_____。①只受重力②合外力等于零③合外力的功等于零④除重力、弹簧的弹力做功外,其他力没做功⑤除机械能外,没有其他形式的能量参与转化⑥合外力为恒力
知识点一　机械能守恒定律的应用条件及判断方法任务1 机械能守恒的应用条件(1)从能量特点看,系统内部只发生动能和势能的相互转化,无其他形式能量(如内能)之间转化,系统机械能守恒。
(2)从做功角度来看,只有重力做功或系统弹力做功,系统机械能守恒,具体表现为:
【问题探究】情境:如图所示,在光滑的水平面上小球B与一小轻弹簧相连,小球A与静止的小球B发生碰撞。
讨论:(1)碰撞过程A球的机械能守恒吗?A、B球与弹簧组成的系统机械能守恒吗?提示:A球的机械能不守恒。A、B球与弹簧组成的系统机械能守恒。(2)A、B碰撞过程,总动能守恒吗?提示:不守恒,有弹性势能参与转化。(3)A、B碰撞过程中,何时总动能最小?提示:弹簧最短,两球共速时,总动能最小,弹性势能最大。
【典例示范】【典例1】关于机械能,下列说法正确的是(　　)A.机械能守恒时,物体一定只受重力和弹力作用B.物体处于平衡状态时,机械能必守恒C.一个系统所受合力为零时,系统机械能守恒D.物体所受的合力不等于零,其机械能也可以守恒
【解析】选D。物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,物体除了受重力和弹力的作用,还有可能受其他力的作用,但是其他力做功为零,故A错误。物体处于平衡状态时,所受的合力为零,机械能不一定守恒,例如物体匀速上升,动能不变,重力势能增大,故B、C错误;物体所受合力不等于零时,机械能可能守恒,例如自由下落的物体(不计空气阻力),故D正确。
任务2 机械能守恒的判断方法1.做功条件分析法:(1)物体只受重力(或系统内的弹力)作用;(2)物体同时受重力和其他力,但其他力不做功;(3)有系统的内力做功,但是内力做功的代数和为零。2.能量转化分析法:若物体只有动能、重力势能及弹性势能间相互转化,或系统内只有物体间的机械能相互转移,则机械能守恒。
3.定义判断法:如物体沿水平方向匀速运动时,动能和势能之和不变则机械能守恒;物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时,动能不变,势能变化,机械能不守恒。
【典例示范】【典例2】下列物体的运动过程,满足机械能守恒的是(　　)A.火箭加速上升B.潜水运动员在水中匀速下落C.物体从空中自由下落(不计空气阻力)D.游客在摩天轮中随摩天轮在竖直面内匀速转动
【解析】选C。火箭加速上升时,动能增大,重力势能增大,故机械能增大,故A错误;潜水运动员在水中匀速下落,动能不变,重力势能减小,故总机械能减小,故B错误;物体从空中自由下落(不计空气阻力)时只有重力做功,机械能守恒,故C正确;游客在摩天轮中随摩天轮在竖直面内匀速转动时,动能不变,重力势能改变,故机械能不守恒,故D错误。
【素养训练】1.如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　)
A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,A机械能守恒B.乙图中,A置于光滑水平面,物体B沿光滑斜面下滑,物体B机械能守恒C.丙图中,不计任何阻力时A加速下落,B加速上升过程中,A、B机械能守恒D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能不守恒【解析】选C。A与弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A机械能不守恒,A错误;乙图中物体B除受重力外,还受弹力,弹力对B做负功,机械能不守恒,但从能量特点看A、B组成的系统机械能守恒,B错误;丙图中绳子张力对A做负功,对B做正功,代数和为零,A、B机械能守恒,C正确;丁图中动能不变,势能不变,机械能守恒,D错误。
2.(多选)如图所示,一轻弹簧一端固定于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点无初速度释放,让它自由摆下。不计空气阻力,则在重物由A点摆向最低点B的过程中(　　)A.弹簧与重物的总机械能守恒B.弹簧的弹性势能增加C.重物的机械能不变D.重物的机械能增加
【解析】选A、B。由A到B的过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,即弹簧与重物系统的总机械能守恒,故A正确。在运动的过程中,弹簧的形变量增大,则弹簧的弹性势能增加,故B正确。根据能量守恒定律知,系统机械能不变,弹簧的弹性势能增加,则重物的机械能减小,故C、D错误。故选A、B。
3.关于下列对配图的说法中正确的是(　　) A.图1中“蛟龙号”被吊车吊下水的过程中它的机械能守恒B.图2中火车在匀速转弯时所受合外力为零,动能不变C.图3中握力器在手的压力下弹性势能增加了D.图4中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能守恒
【解析】选C。图1中“蛟龙号”被吊车吊下水的过程中,钢绳对它做负功,所以机械能不守恒,故A错误;图2中火车在匀速转弯时做匀速圆周运动,所受的合外力指向圆心且不为零,故B错误;图3中握力器在手的压力下形变增大,所以弹性势能增大,故C正确;图4中撑杆跳高运动员在上升过程中撑杆的弹性势能转化为运动员的机械能,所以运动员的机械能不守恒,故D错误。
4.如图所示,轻质弹簧的一端固定在竖直板P上,另一端与质量为m1的物体A相连,物体A静止于光滑桌面上,A右边连接一细线绕过光滑的定滑轮悬挂一质量为m2的物体B,设定滑轮的质量不计,开始时用手托住B,让细线恰好拉直,然后由静止释放B,直到B获得最大速度,下列有关此过程的分析,其中正确的是(　　)A.B物体的机械能保持不变B.B物体和A物体组成的系统机械能守恒C.B物体和A物体以及弹簧三者组成的系统机械能守恒D.B物体动能的增量等于细线拉力对B做的功
【解析】选C。释放B后,细线的拉力对B做负功,B物体的机械能减少,故A错误。对于A、B和弹簧组成的系统,只有重力和弹簧的弹力做功,A、B和弹簧组成的系统机械能守恒;B物体和A物体组成的系统机械能是减少的,不守恒,故B错误,C正确。根据动能定理得知,B物体动能的增量等于B物体所受拉力和重力的合力做的功,故D错误。故选C。
知识点二　机械能守恒定律的应用任务1 机械能守恒定律的应用1.机械能守恒定律的不同表达式:
2.机械能守恒定律和动能定理的比较:
【典例示范】【典例1】以相同大小的初速度v0①将物体从同一水平面②分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑，如图所示，三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3，不计空气阻力(斜上抛物体在最高点的速度方向水平③)，则( ) A.h1=h2>h3　　　　　　　　B.h1=h2