高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律示范课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律示范课课件ppt，共53页。PPT课件主要包含了第七章，动能与势能的相互转化，重力势能，克服弹力，弹性势能，机械能守恒定律，相互转化，保持不变，Ek2＋Ep2，ΔEk减等内容，欢迎下载使用。
第八节　机械能守恒定律
用细绳把铁锁吊在高处，并把铁锁拉到鼻子尖前释放，保持头的位置不动，铁锁摆回来时，会打着鼻子吗？试试看，并解释为什么。
1．重力势能与动能物体自由下落或沿光滑斜面下滑时，重力对物体做正功，物体的重力势能________，动能_________，__________转化成了________；反之，将物体竖直上抛时，物体的__________向__________转化。
2．弹性势能与动能动能和弹性势能之间也可以相互转化。例如，象图甲那样，以一定速度运动的小球能使弹簧压缩，这时小球__________做功，使动能转化成弹簧的__________；小球静止以后，被压缩的弹簧又能将小球弹回(如图乙所示)，这时弹力对小球______，又使弹簧的__________转化成小球的______。
1．机械能机械能是指系统内所有物体的________和________(重力势能，弹簧所具有的弹性势能)的总和。2．机械能守恒定律在只有重力或(弹簧)弹力做功的物体系统内，动能与势能可以__________，而总的机械能__________。
3．机械能守恒定律的表达形式(1)初、末状态的机械能相等，即：Ek1＋Ep1＝__________(2)重力势能的增加(减少)量等于动能的减少(增加)量，即：ΔEP增＝__________4．机械能守恒的条件只有__________做功或系统内___________ 做功。
一、对机械能的理解1．机械能是一个状态量，机械运动的物体在某一位置时，具有确定的速度，也就有确定的动能和势能，即具有确定的机械能。2．机械能是一个相对量，其大小与参考系、零势能面有关。3．机械能是标量，是系统所具有的。
答案：B解析：苹果下落过程机械能守恒，开始下落时其机械能为E＝mgH，落到坑底时机械能仍为mgH。
二、对机械能守恒定律的理解1．研究对象(1)当只有重力做功时，可取一个物体(其实是物体与地球构成的系统)作为研究对象，也可取几个物体构成的系统作为研究对象。(2)当物体之间有弹力做功时，必须将这几个物体构成的系统作为研究对象(使这些弹力成为系统内力)。
3．守恒条件的理解(1)只受重力(或弹簧弹力)作用，如做抛体运动的物体。(2)除重力(或弹簧弹力)外，还受其他力的作用，但其他力不做功。(3)除重力(或弹簧弹力)外，受到其他力的作用，但其他力做功的代数和为零。
特别提醒：(1)“守恒”是一个动态概念，指在动能和势能相互转化的整个过程中的任何时刻、任何位置，机械能总量总保持不变。(2)机械能守恒的条件不是合力做的功等于零，也不是合力等于零。
解析：(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。
三、机械能守恒定律的应用1．选取研究对象(物体或系统)。2．明确研究对象的运动过程，分析研究对象在过程中的受力情况，弄清各力做功情况，判断机械能是否守恒。3．选取恰当的参考平面，确定研究对象在初末状态的机械能。4．选取恰当的表达式列方程求解。常见的表达式有以下几种：
a．Ek1＋EP1＝Ek2＋EP2，即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能和势能之和。b．ΔEk＝－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。c．ΔEA＝－ΔEB，即系统内A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量。5．对计算结果进行必要的讨论和说明。
特别提醒：机械能守恒定律是一种“能—能转化”关系，其守恒是有条件的，因此，应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。
四、机械能守恒定律和动能定理的比较
特别提醒：(1)除重力外还有其他力做功且做功不为零时，其他力做功数值等于机械能的变化量。(2)由于应用动能定理不需要满足什么条件，所以涉及功能关系问题时还是优先考虑动能定理。
A．一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动[图(a)]B．运动员在蹦床上越跳越高[图(b)]C．图(c)中小车上放一木块，小车的左侧有弹簧与墙壁相连，小车在左右振动时，木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)D．图(c)中如果小车振动时，木块相对小车有滑动解析：A选项弹丸只受重力与支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒。B选项中运动员做功，其机械能越来越大，C选项中只有弹力做功，机械能守恒。D选项中有滑动摩擦力做功，所以机械能不守恒。答案：AC
答案：D解析：人上楼、跳绳过程中机械能不守恒，从能量转化角度看都是消耗人体的化学能；水滴石穿，水滴的机械能减少的部分转变为内能；弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化，只有重力和弹力做功，机械能守恒。
答案：(1)8 m/s　(2)9 m/s　(3)216 N
(1)小球刚进入半圆形轨道最低点B时轨道对小球的支持力；(2)半圆形轨道的半径；(3)小球抛出时的初速度大小。
多个物体组成系统的机械能守恒
(1)斜面的倾角α；(2)B获得的最大速度v。
(1)当A端落地时，甲、乙两人速度大小各为多少？(2)若乙在B端的上升可以看成是竖直方向，则乙离开B端还能被弹起多高？
易错分析：产生错解的原因是对机械能守恒定律的条件“只有重力做功”没有把握准确．分别以A、B两球为研究对象时，除了重力对它们各自做了功以外，还有杆的弹力对A球做了正功，对B球做了负功，因此对每个球来说，都有除了重力以外的其他力做功，其机械能都不守恒。正确解答：把A、B两小球看成一个系统，杆对A、B两小球的弹力为系统的内力，对系统而言，只有重力做功，系统的机械能守恒。以A球在最低点的位置为零势能面，初状态：系统的动能为零，重力势能为Ep＝2mgL