高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律课文内容课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律课文内容课件ppt，共37页。PPT课件主要包含了重力势能，弹性势，机械能，Ep1－Ep2，Ek1＋Ep1，Ek2－Ek1，ΔEp减，图7－8－1，图7－8－2，图7－8－3等内容，欢迎下载使用。
1．动能和势能的相互转化 (1)动能与重力势能间的转化： ①物体自由下落或沿光滑斜面下落时,重力对物体做 功,物体的重力势能 ,动能 ,物体原来具有的重力势能转化为 . ②原来具有一定速度的物体,由于惯性在空中竖直上升或沿光滑斜面向上运动时,重力对物体做 功,物体原来具有的 转化为 .
(2)被压缩的弹簧具有 能,当弹簧恢复原状时,把跟它接触的物体弹出去.这一过程中,弹力做 功,弹簧的 能减少,转化为物体的 能. (3)动能和势能统称为 .通过重力或弹力做功, 可以从一种形式转化为另一种形式.
2．机械能守恒定律(1)推导：①建立情景：自由落体运动或抛体运动或沿光滑曲面下滑.②推导依据：动能定理：W＝ .重力做功与重力势能的变化：WG＝ .③推导结论：Ek2－Ek1＝ 或Ek2＋Ep2＝ .
(2)内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内, 与 可以互相转化,而总的 保持不变. (3)守恒定律表达式： ①Ek2－Ek1＝ 即ΔEk增＝ . ②Ek2＋Ep2＝ . 即E2＝ . (4)守恒条件：只有重力(或弹力)做功.
1．高台滑雪运动员腾空跃下,如果不考虑空气阻力,则下落过程中该运动员机械能的转换关系是 (　　)A．动能减少,重力势能减少B．动能减少,重力势能增加C．动能增加,重力势能减少D．动能增加,重力势能增加解析：运动员腾空跃下,不考虑空气阻力,只受重力作用,故机械能守恒.下落过程中高度减小,重力势能减少,速度增大,动能增加.选项C正确.答案：C
2．物体在平衡力作用下的运动中A．物体的机械能一定不变B．如果物体的重力势能有变化,则它的机械能一定有变化C．物体的动能可能变化,但机械能一定不变D．物体的重力势能可能变化,但它的机械能一定不变解析：由动能定理知,平衡力作用下物体的动能一定不变,C错,若物体的重力势能不变则机械能不变,若重力势能变化,则机械能一定有变化,B对,A、D错.答案：B
3．忽略空气阻力,下列几种运动中满足机械能守恒的是(　　)A．电梯匀速下降B．物体沿斜面匀速下滑C．子弹射穿木块的运动D．物体自由下落的运动解析：电梯匀速下降,物体沿斜面匀速下滑时,动能不变,势能减少,故电梯和物体的机械能均不守恒；子弹射穿木块的过程中,有一部分机械能转化为内能,机械能也不守恒；物体自由下落时,只有重力做功,机械能守恒,故选D.答案：D
1．对机械能守恒条件的理解 机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功.可分如下三层理解： (1)只受重力作用：如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动(自由落体、竖直上抛、平抛、斜抛等).　　(2)受其他力,但其他力不做功,只有重力或弹力做功,例如： ①物体沿光滑的曲面下滑,受重力、曲面的支持力的作用,但曲面的支持力对物体不做功. ②在光滑水平面上的小球运动中碰到弹簧,把弹簧压缩后又被弹簧弹回来.
(3)除重力和弹力之外,还有其他力做功,但其他力做功的总和为零,系统机械能没有转化为其他形式的能,物体的机械能不变,这不是真正的守恒,但也可以当作守恒来处理.
2．机械能守恒的判断 (1)用做功来判断：分析物体或物体受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒. (2)用能量转化来判定：若系统中只有动能和势能的相互转化,无机械能与其他形式的能的转化,则系统机械能守恒.
[名师点睛](1)机械能守恒的研究对象一定是系统,至少包括地球在内.(2)“只有重力做功”不等于“只受重力作用”.
1．如图7－8－1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,物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时,B机械能守恒 C．丙图中,不计任何阻力时,A加速下落,B加速上升的过程中,A、B组成的系统机械能守恒 D．丁图中,小球沿水平面做均匀圆锥摆运动时,小球机械能守恒 [思路点拨]　解答本题时应注意以下两点： (1)机械能守恒的条件. (2)判断机械能守恒的研究对象.
[解析]　甲图中重力和弹力做功,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,但A机械能不守恒,A错误；乙图中物体B除受重力外,还受支持力、拉力、摩擦力,但当拉力与摩擦力相等时,除重力之外的三个力做功的代数和为0,故B机械能守恒,B正确；丙图中绳子的张力对A做负功,对B做正功,两者代数和为0,又不计任何阻力,故A、B机械能守恒,C正确；丁图中小球的动能不变,势能不变,故机械能守恒,D正确. [答案]　BCD
机械能守恒的条件不是合外力的功等于零,也不是合外力等于零.当研究对象(除地球外)只有一个物体时,往往根据是否“只有重力做功”来判断机械能是否守恒；当研究对象(除地球外)由多个物体组成时,往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判断机械能是否守恒.
1．机械能守恒定律不同的表达形式和用法 (1)Ek＋Ep＝Ek′＋Ep′,这是从能量守恒的角度来表达,表示系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等.运用这种表达式时,应选好重力势能的零势能面,且初、末状态必须用同一零势能面计算势能. (2)ΔEk＝ΔEp,这是从能量转化的角度来表达,表示系统(或物体)机械能守恒时,系统减少(或增加)的重力势能等于系统增加(或减少)的动能.应用时,关键在于分清重力势能的增加量或减少量,可不选零势能面而直接计算初、末状态的势能差.
(3)ΔEA增＝ΔEB减,这是从能量转移的角度来表达,表示若系统由A、B两部分组成,则A部分机械能的增加量与B部分机械能的减少量相等,关键在于分析A、B两部分机械能的改变量.
2．应用机械能守恒定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象,就是要明确以哪几个物体组成的系统为研究对象. (2)正确分析研究对象内各物体所受的力.分析时应注意：重力、弹力、摩擦力都是成对出现的,分清哪几个力是内力,哪几个力是外力. (3)分析各力做功情况,明确守恒条件. (4)选择零势能面,确定初、末状态的机械能(初、末状态必须用同一零势能面计算势能). (5)按机械能守恒定律列出方程并求解.
3．机械能守恒定律与动能定理的对比
2．如图7－8－2所示,质量为m的木块放在光滑的水平桌面上,用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为M的砝码相连.已知M＝2m,让绳拉直后使砝码从静止开始下降h(此时竖直绳长小于桌高)的距离,木块仍在桌面上,则此时砝码的速度为多大？
[思路点拨]　对木块和砝码组成的系统,因只有砝码重力做功,系统的机械能守恒.
对于多个物体组成的系统,研究对象的选取是解题的关键环节,若选单个物体为研究对象时,机械能可能不守恒,但选此物体与其他几个物体组成的系统为研究对象时,机械能却是守恒的.
1．(对应要点一)游乐场中的一种滑梯如图7－8－3所示,小朋友从轨道顶端由静止开始下滑,沿水平轨道滑动了一段距离后停下来,则 (　　)A．下滑过程中支持力对小朋友做功B．下滑过程中小朋友的重力势能增加C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功
解析：下滑过程中滑梯对小朋友的支持力与速度方向垂直,支持力不做功,A错误；重力对小朋友做正功,重力势能减少,B错误；因摩擦力始终对小朋友做负功,整个过程中,小朋友的机械能减少,故C错误,D正确.答案：D
2．(对应要点一)如图7－8－4所示,一轻质弹簧一端固定于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点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力.在重物从A点摆向最低点B的过程中,下列说法中正确的是 (　　)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：重物从A点释放后,在从A点向B点运动的过程中,重物的重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,弹簧逐渐被拉长,即弹簧的弹性势能逐渐增大.所以,重物减小的重力势能一部分转化为重物的动能,另一部分转化为弹簧的弹性势能.对重物来说,它的机械能减小.答案：AD
3．(对应要点二)如图7－8－5所示,质量为m的小球以速度v0离开桌面,若以桌面为零势能面,则它经过A点时所具有的机械能是(不计空气阻力) (　　)
4．(对应要点二)表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦).初始时刻,A、B处于同一高度并恰好处于静止状态.剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块着地,两物块 (　　)A．速率的变化量不同B．机械能的变化量不同C．重力势能的变化量相同D．重力做功的平均功率相同