物理必修 第二册4 机械能守恒定律课堂教学ppt课件

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素养·目标要求1．掌握常见的功能关系，理解功与能的关系．2．能够灵活选用功能关系、能量守恒求解问题．
拓展一　功能关系及其应用【归纳】1．只有重力或系统内弹力做功，只有重力势能、弹性势能和动能的相互转化，系统机械能才守恒；若有其他力做功，就有其他能量和机械能相互转化，系统的机械能就会发生变化．2．除重力和弹力以外的其他力做了多少正功，物体的机械能就增加多少；其他力做了多少负功，物体的机械能就减少多少．
例 3 如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ.当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对水平面的位移为l.求这个过程中(1)小铁块增加的动能；(2)长木块减少的动能；(3)系统机械能的减少量；(4)系统产生的热量．
解析：画出这一过程两物体位移示意图，如图所示．(1)对小铁块根据动能定理得μmg(l－L)＝ΔEk，即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功．(2)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系得ΔEkM＝－μmgl，即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功，即μmgl.(3)在势能不变的情况下，系统机械能的减少量等于系统动能的减少量，则有ΔE＝ΔEk＋ΔEkM＝－μmgL，即系统机械能减少量为μmgL.(4)小铁块和长木块间相对滑动的位移为L，根据能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能．答案：(1)μmg(l－L)　(2)μmgl　(3)μmgL　(4)μmgL
拓展二　能量守恒定律的应用【归纳】能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体．在转化和转移过程中其总量保持不变．例如石块在水中下落时，阻力做负功，石块的机械能减少，但总的能量并没有减少，系统减少的机械能转变为内能(摩擦生热)．
【典例】例 4 光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失．为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点．已知在OM段，小物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g.(1)求小物块滑到O点时的速度大小．(2)求轻弹簧在最大压缩量d时的弹性势能(设轻弹簧处于原长时弹性势能为零)．
例 5 如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点C.不计空气阻力，重力加速度为g.(1)求物体在A点时弹簧的弹性势能．(2)求物体从B点运动至C点的过程中产生的内能．