物理必修28.机械能守恒定律课前预习课件ppt

这是一份物理必修28.机械能守恒定律课前预习课件ppt，共30页。PPT课件主要包含了重力势能，弹性势能，Ek2＋Ep2，知识点1，动能与势能的相互转化，图7－8－1，知识点2，机械能守恒定律，图7－8－2，图7－8－3等内容，欢迎下载使用。

1．动能与势能的相互转化：(1)机械能：________与势能(包括______势能和 ______势
(2) 动能与势能之间的相互转化是通过______ 或______ 做
①动能与重力势能间的转化：只有重力做功时，若重力做正功，则___________转化为______；若重力做负功，则______
转化为___________．
②动能与弹性势能间的转化：被压缩的弹簧把物体弹出去，射箭时绷紧的弦把箭弹出去，这些过程中弹力做 _______功，
____________转化为_______.2．机械能守恒定律：
(1)内容：在只有重力或弹力做功的系统内，物体的动能与________可以相互转化，而总机械能保持不变．(2)表达式：Ek1＋Ep1＝__________，或ΔEp＋ΔEk＝0.(3)条件：在系统内，除重力或弹力做功外，其他外力不做功．
3．下列物体中，机械能守恒的是(
A．做竖直上抛运动的物体
B．被匀速吊起的集装箱C．一物体从斜面上匀速滑下D．在粗糙水平面上运动的物体解析：做竖直上抛运动的物体仅受重力作用，故机械能守恒；被匀速吊起的集装箱，除受重力外，还受到一个竖直向上、大小等于重力的力作用，故机械能增加；物体从斜面匀速滑下，表明物体还受到一个沿斜面向上的力，故机械能不守恒；在粗糙水平面上运动的物体，所受摩擦力做负功，故机械能不守恒．
4．关于机械能，以下说法正确的是(
A．物体在平衡力作用下运动，其机械能不变B．作用在物体上的合力不做功，物体的机械能一定守恒C．当作用在物体上的动力所做的功等于物体克服阻力所做的功时，物体的机械能保持不变D．物体在运动过程中只有重力做功，受到的其他外力不做功时，物体的机械能守恒解析：在平衡力作用下运动的物体，其动能不变，但机械能不一定守恒，如匀速上升的物体．
蹦极是非常刺激的户外休闲活动，深受年轻人的喜爱．如图 7－8－1 所示，人在蹦极时可在空中享受几秒钟的“自由落体”体验．当人下落到一定高度时，橡皮绳被拉开、绷紧、阻碍人体继续下落，当到达最低点时橡皮绳再次弹起，人被拉起，随后，又落下，这样反复多次直到静止为止，这就是蹦极
(1)从能量转化的角度上看，人从最高点下落到绳恰好伸直的过程中，____________转化为________．(2)从绳恰好伸直到绳的弹力 F 等于人的重力 mg 的过程中，____________转化为________和____________．(3) 从绳的弹力 F 等于人的重力 mg 到最低点的过程中，____________和________转化为____________．(4)整个过程可看成________与________间的相互转化．
1．由动能定理可知，所有外力做功都会改变动能，即动能的改变量等于合力做的功．但重力势能的变化仅由重力做功决定，重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少．弹性势能的变化仅由弹力做功的多少决定，与其他任何外力做功均无关．
2．在只有重力做功的情况下，仅有动能与重力势能相互转化；在只有弹力做功的情况下，仅有动能和弹性势能相互转化．
【例 1】将质量为 m 的物体以初速度 v0＝10 m/s 竖直上抛，忽略空气阻力，取 g＝10 m/s2，则：(1)物体上升的最大高度是多少？(2)上升过程中，何处重力势能与动能相等？
【触类旁通】1．跳伞运动员从高空下落，在他张开伞经过一段时间后，所受的空气阻力等于运动员和伞的总重力，则之后的运动过程
中，运动员具有的机械能的变化情况是 (A．动能、势能和总机械能都不变
B．重力势能减少，动能增加，总机械能不变C．重力势能减少，动能不变，总机械能减少D．重力势能不变，动能为零，总机械能不变
如图 7－8－2 所示，一蹦极运动员站在 40 米以上高度(相当于 10 层楼高)的吊车上，把一端固定的一根长长的弹性蹦极绳绑在足关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去．讨论：假设空气阻力可忽略，运动员可视为质点，则在蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统的机械能_________
(填“守恒”或“不守恒”)．
1．判断机械能是否守恒：
(1)从能量特点看：系统只有动能和势能相互转化，无其他形式能量(如内能)之间相互转化，则系统机械能守恒．如果物体间发生相互碰撞或相对运动时有摩擦作用，则机械能一般不守恒．
(2)从机械能的定义看：若动能与势能之和不变，则机械能守恒．如果一个物体沿斜面匀速滑下，则动能不变，势能减少，机械能减少；一个物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒，沿竖直方向匀速运动时机械能不守恒．
(3)从做功的特点看：只有重力和系统内的弹力做功，系统
机械能守恒．具体表现在：
①只受重力(或系统内的弹力)作用．如：所有做抛体运动
②还受其他力，但只有重力(或系统内的弹力)做功．如图 7
③有系统的内力做功，但是做功代数和为零．如图乙所示，A、B 间及 B 与地面之间均光滑，A 自 B 的上端自由下滑时，B沿地面滑动，A、B 之间的弹力做功，A 或 B 的机械能均不守恒，但对 A、B 组成的系统，其机械能守恒．
2．机械能守恒定律的运用：
(1)机械能守恒定律的三种表达式：
①Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能与势能之和，选用该表达式时，应恰当选取参考平面．
②ΔEk＝－ΔEp 或ΔEp＝－ΔEk，即动能(或势能)的增加量等
于势能(或动能)的减少量．
③ΔEA＝－ΔEB，即A物体机械能的增加量等于B物体机械
能的减少量．(2)解题步骤：
①根据题意，先选取研究对象(物体或系统)．
②明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况及各力的做功情况，判断是否满足机械能守恒的条件．
③选取恰当的表达式列方程求解．
【例 2】(双选)如图 7－8－4 所示，下列关于机械能是否守
图 7－8－4A．甲图中，物体 A 将弹簧压缩的过程中，A 的机械能守恒B．乙图中，光滑斜面 A 置于光滑水平面，物体 B 沿 A 下滑，B 的机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力，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，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的
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 的机械能不守恒，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，绳子的张力对 A 做负功，对 B 做正功，代数和为零，A、B 组成的系统机械能守恒，C 对；丁图中动能不变，势能不变，机械能守恒，D 对．
2．(双选)关于机械能是否守恒，下列叙述中正确的是(A．做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒
B．做匀变速运动的物体的机械能可能守恒
C．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D．只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒解析：匀速运动的物体动能不变，如果匀速下降，则重力势能减少，机械能不守恒，A 错；自由落体运动的机械能守恒，B 对；外力对物体做功为零时，物体动能不变，机械能不一定守恒，C 错；物体只有重力做功，机械能一定守恒，D 对．
【例3】如图 7－8－5 所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角为θ＝30°，斜面光滑，另一边与地面垂直，顶上有一个定滑轮，一根柔软的不可伸长的细线跨过定滑轮，两端分别与物块 A 和 B 连接，A 的质量为 4m，B 的质量为 m.开始时将 B按在地面上不动，然后放开手，让 A 沿斜面下滑而 B 上升，物块 A 与斜面间无摩擦．求当 A 沿斜面下滑距离 s 时，A、B 的速度大小为多少？
解：因软绳不可伸长，可知A 下滑了s，B 上升的距离也为s，且A、B 的速度大小相等．设其速度为v，把A、B 看做一个
系统，系统中仅有重力做功，机械能守恒
方法一：假设地面为零势能面，未下滑时 A 沿斜面到底端
3．如图 7－8－6 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，让绳拉直后使砝码从静止开始下降 h(h 小于桌面的高度)的距离，木块仍在桌面上，则砝码的速度大小为多少？
1．对于相互作用的整体，在进行能量转化时，单独一个物体的机械能一般不守恒，但系统的机械能守恒，可利用机械能守恒定律对系统相关的量列方程求解．
2．对于绳索、链条、液体、长杆等这类研究对象，不能当成质点处理时，正确确定其重心位置是解决此类问题的关键．一般情况下，先分段考虑系统各部分的重力势能，然后再求和，而参考平面的选取，以系统初、末状态的重力势能便于表达为宜．
【例 3】(双选)如图 7－8－7 所示，质量分别为 m 和 2m 的两个小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，在杆的中点 O 处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 B 球顺时针摆动到最
A．B 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒B．A 球的重力势能增加，动能也增加，A 球和地球组成的系统机械能不守恒C．A 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒D．A 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒
正解：B 球从水平位置下摆到最低点的过程中，受重力和杆的作用力，杆的作用力方向待定，下摆过程中重力势能减少，动能增加，但不确定机械能是否守恒．A 球在 B 球下摆的过程中，重力势能增加，动能增加，机械能增加．由于 A、B 系统只有重力做功，系统机械能守恒，A 球机械能增加，B 球机械能一定减少，所以 B、C 选项正确．(杆施力的方向并不总沿杆的方向，本题中就是如此．杆对 A、B 球既有沿杆的法向力，也有与杆垂直的切向力，所以杆对 A、B 球施的力都做功，A、B 球的机械能都不守恒)
度的—垂在桌边，如图7－8－8所示，松手后链条从静止开始沿
4．长为 L 的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长
桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？