人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律4 机械能守恒定律集体备课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律4 机械能守恒定律集体备课课件ppt，共51页。PPT课件主要包含了机械能守恒定律，目标体系构建，课前预习反馈，知识点1，机械能，知识点2，mgh1－mgh2，互相转化，保持不变，××××√等内容，欢迎下载使用。

1．追寻守恒量：伽利略的斜面实验中，如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于它开始运动时的_______，这说明某种“东西”在小球运动的过程中是_______的。2．重力势能可以与_______相互转化。3．弹性势能可以与_______相互转化。4．机械能：(1)重力势能、_______势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为_________。(2)机械能可以从一种形式_______成另一种形式。
追寻守恒量、动能与势能的相互转化
2．内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以___________，而总的机械能___________。3．守恒条件物体系统中只有_______或_______做功。
『判一判』(1)通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。(　　)(2)物体自由下落时，重力做正功，物体的动能和重力势能都增加。(　　)(3)机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用。(　　)(4)合力做功为零，物体的机械能一定保持不变。(　　)(5)合力为零，物体的机械能一定守恒。(　　)(6)只有重力做功时，物体的机械能一定守恒。(　　)
『选一选』(2022·渝中区重庆巴蜀中学高一月考)下列运动过程中，机械能守恒的是(　　)A．跳伞运动员在空中匀速下落过程B．不计空气阻力，抛出的在空中运动的标枪C．不计空气阻力，随摩天轮做匀速圆周运动的小孩D．一个处于压缩状态的弹簧把小球弹出去过程，小球的机械能
解析：运动员匀速下落过程中，动能不变，重力势能减小，机械能不守恒，故A错误；抛出的标枪，在不计空气阻力下，只受重力，满足机械能守恒的条件，故B正确；因为小孩在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，而重力势能随高度改变，机械能不守恒，故C错误；压缩的弹簧将小球弹出去的过程中，弹力做正功，小球的动能增加，故小球的机械能增加，所以小球的机械能不守恒，故D错误。
『想一想』下图是上海“明珠线”某车站的设计方案。由于站台建得稍高，电车进站时要上坡，出站时要下坡。忽略斜坡的摩擦力，你能分析这种设计的优点吗？ 答案：这样设计的主要优点在于节约电能。解析：电车进站前虽关闭了电动机，但仍具有动能，可使电车爬上斜坡，这是将动能转化为势能储存。出站时，电车可利用斜坡再将势能转化成动能。可见，这种设计方案可以节约电能。
如图所示，过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下。(1)过山车受哪些力作用？各做什么功？(2)过山车下滑时，动能和势能怎么变化？两种能的和不变吗？(3)若忽略过山车的摩擦力和空气阻力，过山车下滑时机械能守恒吗？
对机械能守恒条件的理解
提示：(1)过山车受重力，轨道支持力、摩擦力和空气阻力；重力做正功，轨道支持力不做功，摩擦力和空气阻力做负功。(2)过山车下滑时，势能减少动能增加，两种能的和减少。(3)若忽略过山车的摩擦力和空气阻力，过山车下滑时机械能守恒。
1．对机械能守恒条件的理解(1)物体只受重力，只发生动能和重力势能的相互转化，如自由落体运动、抛体运动等。(2)只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化，如在光滑水平面上运动的物体碰到一根弹簧，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。
(3)物体既受重力，又受弹力，重力和弹力都做功，发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化，如自由下落的物体落到竖直的弹簧上，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。(4)除受重力或弹力外，还受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零，如物体在沿斜面的拉力F的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能守恒。
2．判断机械能是否守恒的方法(1)利用机械能的定义判断(直接判断)：若物体动能、势能均不变，机械能不变；若一个物体动能不变、重力势能变化，或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(或减小)，其机械能一定变化。(2)根据做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒。(3)根据能量转化来判断：若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系统机械能守恒。
(多选)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，不计滑轮质量和任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
思路引导：解答本题时应注意以下三个方面：(1)机械能守恒时力做功的特点；(2)机械能守恒的研究对象；(3)机械能守恒中能量转化特点。
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，但物体A机械能不守恒，A错。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。 丙图中A、B组成的系统只有重力做功，动能和势能相互转化，总的机械能守恒，C对。丁图中动能不变，势能不变，机械能守恒，D对。总结提升：物体的运动形式有多种，判断其机械能是否守恒，关键看是否只有重力或弹力做功或分析有无其他形式的能与机械能发生转化。
1．为了方便打开核桃、夏威夷果等坚果，有人发明了一款弹簧坚果开核器，它是由锥形弹簧、固定在弹簧顶部的硬质小球及放置坚果的果垫组成。如图所示，是演示打开核桃的三个步骤。则下列说法正确的是(　　) A．弹簧被向上拉伸的过程中，弹簧的弹性势能减小B．松手后，小球向下运动过程中，小球的机械能守恒C．小球向下运动过程中，弹簧对小球做正功D．打击过程中，果垫对核桃做负功
解析：弹簧被向上拉伸过程中，弹簧的形变量增大，故弹簧的弹性势能增大，故A错误；松手后，小球向下运动过程中，由于弹簧弹力做功，故小球的机械能不守恒，故B错误；小球向下运动过程中，弹力向下，故弹簧对小球做正功，故C正确；在打击过程中，核桃对果垫的作用力方向上没有发生位移，故果垫对核桃不做功，故D错误。
如图所示，是运动员投掷铅球的动作，如果忽略铅球所受空气的阻力。(1)铅球在空中运动过程中，机械能是否守恒？(2)若铅球被抛出时速度大小一定，铅球落地时的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗？(3)在求解铅球落地的速度大小时，可以考虑应用什么规律？
提示：(1)由于阻力可以忽略，铅球在空中运动过程中，只有重力做功，机械能守恒。(2)根据机械能守恒定律，落地时速度的大小与运动员将铅球抛出的方向无关。(3)可以应用机械能守恒定律，也可以应用动能定理。
1．机械能守恒的表达式及其意义：
2．应用机械能守恒定律解题的步骤
3．机械能守恒定律和动能定理的比较
(2021·福建泉州泉港二中高一下期中)如图所示，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b，a球质量为m，静置于地面；b球质量为2m，用手托住，离地面高度为h，此时轻绳刚好拉紧，两小球都可看作质点，从静止开始释放b后，a能离开地面的最大高度为(　　)
2．(2021·江苏南通市高一月考)如图所示，质量为m的苹果从距地面高度为H的树上由静止开始下落，树下有一深度为h的坑。若以地面为零势能参考平面，则苹果刚要落到坑底时的机械能为(　　)A．－mght　　B．mgHC．mg(H＋h)　　D．mg(H－h)
解析：以地面为重力势能的参考平面，苹果刚下落时的机械能为mgH，下落过程中苹果只受重力，机械能守恒，则知当苹果将要落到坑底时，其机械能等于刚下落时的机械能mgH。故选B。
3．如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g＝10 m/s2)(　　)A．10 J　　　B．15 J　　　C．20 J　　　D．25 J
非质点类物体的机械能守恒问题1．在应用机械能守恒定律处理实际问题时，经常遇到像“链条”“液柱”类的物体，其在运动过程中将发生形变，其重心位置相对物体也发生变化，因此这类物体不能再看成质点来处理。2．物体虽然不能看成质点来处理，但因只有重力做功，物体整体机械能守恒。一般情况下，可将物体分段处理，确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置，根据初、末状态物体重力势能的变化列式求解。
如图所示，总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻质小滑轮，不计滑轮大小，开始时下端A、B相平齐，当略有扰动时其A端下落，则当铁链刚脱离滑轮的瞬间，铁链的速度为多大？(重力加速度为g)
解析：方法一　取整个铁链为研究对象：设整个铁链的质量为m，初始位置的重心在A点
方法二　将铁链看成两段：铁链由初始状态到刚离开滑轮时，等效于左侧铁链BB′部分移到AA′位置。
1．(多选)(2022·福建泉州高一期中)下图中物体机械能守恒的是(均不计空气阻力)(　　)A．物块沿固定斜面匀速下滑B．物块在F作用下沿固定光滑斜面上滑
C．小球由静止沿光滑半圆形固定轨道下滑D．细线拴住小球绕O点来回摆动答案：CD
解析：物块沿固定斜面匀速下滑，动能不变，重力势能减小，则机械能减小，选项A错误；物块在F作用下沿固定光滑斜面上滑，则力F做正功，物体的机械能增加，选项B错误；小球由静止沿光滑半圆形固定轨道下滑，只有重力做功，则小球的机械能守恒，选项C正确；细线拴住小球绕O点来回摆动，只有重力做功，则机械能守恒，选项D正确。
2．(多选)(2022·山东烟台高一月考)如图所示，运动员跳伞经历(打开伞前)加速下降和(打开伞后)减速下降两个过程，空气阻力不可忽略。下列说法中正确的是(　　)A．加速下降过程中，重力的大小大于阻力的大小B．加速下降过程中，重力的大小小于阻力的大小C．加速下降过程中，重力势能的减少量小于机械能的减少量D．加速下降过程中，重力势能的减少量大于机械能的减少量
解析：加速下降过程中，加速度向下，重力大于阻力，B错误A正确；加速下降过程中，重力的大小大于阻力的大小，下降相同的位移，重力做的功大于阻力做的功，阻力做负功机械能减少，重力做正功重力势能减少，即加速下降过程中，重力势能的减少量大于机械能的减少量，C错误D正确。
3．(2022·福建厦门高一月考)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1 kg和2 kg的小球A和B，且两球之间用一根长L＝0.3 m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝0.3 m。现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10 m/s2。则下列说法中错误的有(　　)A．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，A与B组成的系统机械能守恒B．在B球进入水平圆管前，小球A机械能守恒D．从开始下滑到A进入圆管的整个过程，轻杆对B球做功－1 J