人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律获奖课件ppt

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高中物理新教材特点分析
（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。
探究重点 提升素养 / 专题强化练
DONGNENGDINGLIHEJIXIENENGSHOUHENGDINGLVDEZONGHEYINGYONG
专题强化　动能定理和机械能守恒 定律的综合应用
1.知道动能定理与机械能守恒定律的区别，体会二者在解题时 的异同.2.能灵活运用动能定理和机械能守恒定律解决综合问题.
一、动能定理和机械能守恒定律的比较
如图，足够长的光滑斜面倾角为30°，质量相等的甲、乙两物块通过轻绳连接放置在光滑轻质定滑轮两侧，并用手托住甲物块.使两物块都静止，移开手后，甲物块竖直下落，当甲物块下降0.8 m时，求乙物块的速度大小(此时甲未落地，g＝10 m/s2).请用机械能守恒定律和动能定理分别求解，并比较解题的难易程度.
方法一　利用机械能守恒定律设甲、乙两物块质量均为m，物块甲下降h＝0.8 m由于甲、乙两物块机械能守恒
解得v＝2 m/s故此时乙的速度大小为2 m/s
方法二　利用动能定理设甲、乙两物块的质量都为m，甲下落0.8 m时两物块速度大小都为v
由①②式联立解得，v＝2 m/s故乙此时速度大小为2 m/s此题用机械能守恒定律解题更简单一些.
二、动能定理和机械能守恒定律的综合应用
动能定理和机械能守恒定律，都可以用来求能量或速度，但侧重点不同，动能定理解决物体运动，尤其计算对该物体的做功时较简单，机械能守恒定律解决系统问题往往较简单，两者的灵活选择可以简化运算过程.
如图所示，一粗糙斜面AB与光滑圆弧轨道BCD相切，C为圆弧轨道的最低点，圆弧BC所对圆心角θ＝37°.已知圆弧轨道半径为R＝0.5 m，斜面AB的长度为L＝2.875 m.质量为m＝1 kg的小物块(可视为质点)从斜面顶端A点处由静止开始沿斜面下滑，从B点进入圆弧轨道，恰能通过最高点D.sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2.求：(1)物块通过C、D点的速度大小；
由题意知小物块沿光滑轨道从C到D且恰能通过最高点，在最高点D由牛顿第二定律有
从C到D由机械能守恒定律得
解得vC＝5 m/s；
在C点时由牛顿第二定律可得
(2)物块经过C点时对圆弧轨道的压力大小FC；
由牛顿第三定律得FC＝FC′代入数据得FC＝60 N
对小物块从A经B到C过程，由动能定理有
(3)物块与斜面间的动摩擦因数μ.
代入数据得μ＝0.25.
如图所示，质量不计的硬直杆的两端分别固定质量均为m的小球A和B，它们可以绕光滑轴O在竖直面内自由转动.已知OA＝2OB＝2l，将杆从水平位置由静止释放.(重力加速度为g)(1)在杆转动到竖直位置时，小球A、B的速度大小分别为多少？
小球A和B及杆组成的系统机械能守恒.设转到竖直位置的瞬间A、B的速率分别为vA、vB，杆旋转的角速度为ω，
vA＝2lω，vB＝lω，则vA＝2vB
(2)在杆转动到竖直位置的过程中，杆对A球做了多少功？
如图所示，曲面AB与半径为r、内壁光滑的四分之一细圆管BC平滑连接于B点，管口B端切线水平，管口C端正下方立一根轻弹簧，轻弹簧一端固定，另一端恰好与管口C端齐平.质量为m的小球(可视为质点)在曲面上某点由静止释放，进入管口B端时，上管壁对小球的作用力为mg(g为重力加速度).(1)求小球到达B点时的速度大小vB；
小球在B点时，由牛顿第二定律可得
(2)若释放点距B点的高度为2r，求小球在曲面AB上运动时克服阻力所做的功W；
小球从被释放至滑到B点过程，由动能定理得
(3)小球通过BC后压缩弹簧，压缩弹簧过程中弹簧弹性势能的最大值为Ep，求弹簧被压缩的最大形变量x.
当弹性势能最大时，小球的速度为0，对小球从B点到最低点的过程，
1.(2022·常州市高一期中)一跳台滑雪运动员在进行场地训练.某次训练中，运动员以30 m/s的速度斜向上跳出，空中飞行后在着陆坡的K点着陆.起跳点到K点的竖直高度差为60 m，运动员总质量(包括装备)为60 kg，g取10 m/s2.试分析(结果可以保留根号)；(1)若不考虑空气阻力，理论上运动员着陆时的速度多大？
不考虑空气阻力，运动员从起跳到着陆机械能守恒，
运动员的飞行过程，根据动能定理有
(2)若运动员着陆时的速度大小为44 m/s，飞行中克服空气阻力做功为多少？
解得W克阻＝4 920 J.
2.如图所示为一电动遥控赛车(可视为质点)和它的运动轨道示意图.假设在某次演示中，赛车从A位置由静止开始运动，工作一段时间后关闭电动机，赛车继续前进至B点后水平飞出，赛车能从C点无碰撞地进入竖直平面内的圆形光滑轨道，D点和E点分别为圆形轨道的最高点和最低点.已知赛车在水平轨道AB段运动时受到的恒定阻力为0.4 N，赛车质量为0.4 kg，通电时赛车电动机的输出功率恒为2 W，B、C两点间高度差为0.45 m，赛道AB的长度为2 m，C与圆心O的连线与竖直方向的夹角α＝37°，空气阻力忽略不计，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，取g＝10 m/s2，求：
赛车在BC间做平抛运动，
(1)赛车通过C点时的速度大小；
由(1)可知赛车通过B点时的速度v0＝vCcs 37°＝4 m/s
(2)赛车电动机工作的时间；
(3)要使赛车能通过圆轨道最高点D后沿轨道回到水平赛道EG，轨道半径R需要满足条件.
3.(2022·江苏金陵中学高一开学考试)嘉年华上有一种回力球游戏，如图所示，A、B分别为一固定在竖直平面内的光滑半圆形轨道的最高点和最低点，半圆形轨道的半径为2h，B点距水平地面的高度为h，某人在水平地面C点处以某一初速度抛出一个质量为m的小球，小球恰好水平进入圆轨道内侧运动，小球经过B点时对轨道的压力9mg，继续沿半圆轨道内侧运动并恰好能过最高点A后水平抛出，回到水平地面D点(图中未画)，若不计空气阻力，已知当地重力加速度为g，求：(1)小球在A点时的速度大小；
(2)小球从C点抛出时的速度大小；
小球恰好水平进入圆轨道内侧运动，小球经过B点时对轨道的压力9mg，由牛顿第三定律可得，小球经过B点时圆轨道对小球的支持力为9mg，
(3)C、D两点之间的距离.
小球从C点到B点的逆过程为平抛运动，
则C、D两点之间的距离为xCD＝xBC－xAD，
4.(2021·西安市高新一中高一期中)如图所示，一游戏装置由安装在水平面上的固定轻质弹簧、竖直圆轨道(在最低点E分别与水平轨道EO和EA相连)、斜轨道AB组成，各部分平滑连接.某次游戏时，滑块从高为h＝1.0 m的斜轨道AB端点B由静止释放，沿斜轨道下滑经过圆轨道后压缩弹簧，然后被弹出，再次经过圆轨道并滑上斜轨道，循环往复.已知圆轨道半径r＝0.1 m，滑块质量m＝20 g且可视为质点，CA长L1＝0.4 m.EO长L2＝0.3 m，滑块与AB、EO之间的动摩擦因数μ＝0.5，滑块与其他轨道摩擦及空气阻力忽略不计，g取10 m/s2.求：
(1)滑块第一次通过圆轨道最高点F时，轨道对滑块的支持力大小；
在F点，设轨道对滑块的支持力大小为FN，对滑块有
联立以上各式，代入数据解得轨道对滑块的支持力大小为FN＝2.2 N；
设斜轨道AB与CA间的夹角为θ，滑块从B点运动到F点，由动能定理有
滑块从B点到弹簧压缩量最大的运动中，由动能定理可得mgh＋Wf′＋W弹＝0又Wf′＝－(μmgL1＋μmgL2)弹簧获得的最大弹性势能Ep＝－W弹.联立以上各式，代入数据解得Ep＝0.13 J.
(2)弹簧获得的最大弹性势能Ep.
5.如图所示，竖直平面内有一半径R＝0.5 m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，一水平面与圆弧槽相接于D点，质量m＝0.5 kg的小球从B点正上方H高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出后落在水平面上的Q点，D、Q间的距离s＝2.4 m，球从D点飞出后的运动过程中相对于水平面上升的最大高度h＝0.8 m，取g＝10 m/s2，不计空气阻力，求：(1)小球释放点到B点的高度H；
设小球在飞行过程中通过最高点P的速度为v0，P到D和P到Q可视为两个对称的平抛运动，
可得v0＝3 m/s，在D点有vy＝gt＝4 m/s，
联立解得H＝0.95 m.
联立解得FN＝34 N.
(2)经过圆弧槽最低点C时轨道对小球的支持力大小FN.
6.(2022·南京航空航天大学苏州附属中学高一期中)如图，半径R＝0.5 m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD与C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点，半径OA、OC与OB的夹角分别为53°和37°.在高h＝0.8 m的光滑水平平台上，一质量m＝1.0 kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能Ep，若打开锁扣K，小物块将以一定的水平速度v0向右滑下平台，做平抛运动恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道.已知物块与轨道CD间的动摩擦因数μ＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，求：
(1)弹簧储存的弹性势能Ep；
解得vy＝4 m/s则小物块做平抛运动的初速度为v0＝vytan 37°＝3 m/s
(2)物块经过B点时，对圆弧轨道压力FN的大小；
代入数据解得FN′＝68 N由牛顿第三定律知，对轨道的压力大小为FN＝68 N；
小物块从水平平台抛出到B点的过程，
(3)物块在轨道CD上运动的路程s.(结果保留两位小数)