物理必修 第二册第四章 机械能及其守恒定律5 机械能守恒定律评优课课件ppt

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1.知道机械能的概念，理解物体的动能和势能是可以相互转化的(重点)。2.会推导机械能守恒定律。3.理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。4.会用机械能守恒定律解决问题(重难点)。
一、对机械能守恒定律的理解和判断
二、机械能守恒定律的应用
对机械能守恒定律的理解和判断
如图所示，质量为m的物体沿光滑曲面滑下的过程中，下落到高度为h1的A处时速度为v1，下落到高度为h2的B处时速度为v2，重力加速度为g，不计空气阻力，选择地面为零势能面。(1)从A至B的过程中，物体受到哪些力？它们做功情况如何？
答案　从A至B的过程中，物体受到重力、支持力作用。重力做正功，支持力不做功。
(2)求物体在A、B处的机械能EA、EB；
(3)比较物体在A、B处的机械能的大小。
又WG＝mgh1－mgh2联立以上两式可得：
1.机械能：_____和______(包括_________和弹性势能)统称为机械能。2.动能和势能之间的转化是通过_______________来实现的。3.机械能守恒定律(1)内容：在只有_____或______做功的系统内，____和_____会发生相互转化，而_________保持不变。
(3)比较课本实验现象，可知：___________________是系统机械能守恒的必要条件。
4.能量守恒定律：能量既不能创生，也不能_____，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体______到另一个物体，在这些过程中能量的总量________。5.对机械能守恒条件的理解(1)只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化。(2)只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化。(3)只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化。(4)除受重力和弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零。
6.判断机械能守恒的方法(1)做功分析法(常用于单个物体)
(2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统)
(3)机械能的定义法机械能等于动能与势能之和，若一个过程中动能不变，势能变化，则机械能不守恒，如匀速上升的物体机械能增加。
(1)重力做正功的过程中，重力势能一定减少，动能一定增加。(　 　)(2)机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用。(　 　)(3)合力做功为零，物体的机械能一定保持不变。(　 　)(4)物体的机械能守恒时，则物体一定做匀速直线运动。(　 　)(5)物体的速度增大时，其机械能可能减小。(　 　)(6)“某物体机械能守恒”为习惯说法，实际上应为“某物体和地球组成的系统机械能守恒”。(　 　)
　(2022·佛山市测试)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置于光滑水平面上，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能 守恒C.丙图中，不计任何阻力和滑轮质量， A加速下落、B加速上升过程中，A、 B系统机械能守恒D.丁图中，系在橡皮条一端的小球向下摆动时，小球的机械能守恒
若不计空气阻力，题图甲中只有重力和弹力做功，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，选项A错误；题图乙中物体B除受重力外，还受弹力，弹力对B做负功，机械能不守恒，但A、B组成的系统机械能守恒，选项B错误；题图丙中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B系统机械能守恒，选项C正确；题图丁中小球的重力势能转化为小球的动能和橡皮条的弹性势能，小球的机械能不守恒，选项D错误。
1.机械能守恒定律的不同表达式
2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤(1)根据题意选取研究对象。(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在此过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒。(3)恰当地选取零势能面，确定研究对象在此过程中的初状态和末状态的机械能。(4)根据机械能守恒定律的不同表达式列方程并求解。
(2023·成都树德中学期中)如图所示，质量为1 kg的小物块从倾角为30°、长为2 m的光滑固定斜面顶端由静止开始下滑，若选初始位置所在水平面为零势能面，重力加速度g取10 m/s2，则它滑到斜面中点时具有的机械能和动能分别是A.5 J,5 J B.10 J,15 JC.0,5 J D.0,10 J
物块的机械能等于物块动能和重力势能的总和，选初始位置所在水平面为零势能面，则物块在初始位置的机械能E＝0，在运动的过程中只有重力做功，机械能守恒，所以物块滑到斜面中点时的机械能为0，故有－mg× Lsin 30°＋Ek＝0，所以动能是5 J，C正确。
　如图所示，质量m＝60 kg的运动员以6 m/s的速度从高h＝8 m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所在平面为零势能面，g＝10 m/s2，一切阻力可忽略不计。求：(1)运动员在A点时的机械能；
运动员在A点时的机械能
(2)运动员到达最低点B时的速度大小；
运动员从A运动到B的过程，根据机械能守恒定律得
解得vB＝14 m/s；
(3)运动员继续沿斜坡向上运动能到达的最大高度。
运动员从A运动到斜坡上最高点的过程，由机械能守恒定律得E＝mghm解得hm＝9.8 m。
　如图所示，水平轻弹簧一端与墙相连处于自由伸长状态，质量为4 kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度开始运动并挤压弹簧，求：(1)弹簧的最大弹性势能；
(2)木块被弹回速度增大到3 m/s时弹簧的弹性势能。
考点一　机械能守恒定律的理解与判断1.(2023·攀枝花市高一统考)在下列所述实例中，若不计空气阻力，机械能守恒的是A.石块自由下落的过程B.电梯加速上升的过程C.抛出的铅球陷入沙坑的过程D.木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程
石块自由下落的过程，只有重力做功，石块的机械能守恒，故A正确；电梯加速上升的过程，电梯的动能增加，重力势能增加，机械能增加，故B错误；抛出的铅球陷入沙坑的过程，阻力对铅球做负功，铅球的机械能减少，故C错误；木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程，木箱的动能不变，重力势能减少，机械能减少，故D错误。
2.(2022·宿迁市测试)下列各种运动过程中，物体(弓、过山车、石块、圆珠笔)机械能守恒的是(忽略空气阻力)A.将箭搭在弦上，拉弓的整个过程B.过山车在动力作用下从轨道上缓 慢上行的过程C.在一根细线的中央悬挂着一个石块， 双手拉着细线慢慢分开的过程D.手握内有弹簧的圆珠笔，笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程
将箭搭在弦上，拉弓的整个过程中，拉力对弦做功，故弓机械能不守恒，故A错误；过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程，动能不变，重力势能变大，故机械能不守恒，故B错误；
在一根细线的中央悬挂着一个石块，双手拉着细线慢慢分开的过程，动能不变，重力势能增加，故机械能不守恒，故C错误；
笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程中，只有重力和圆珠笔弹力做功，故圆珠笔机械能守恒，故D正确。
考点二　机械能守恒定律的应用3.(2023·广安市高一统考期末)如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以速度v0离开桌面，不计空气阻力，若以桌面为零势能面，则当物体经过A处时，它所具有的机械能是(重力加速度为g)
B.在助跑加速过程中，地面对鞋 的摩擦力做了正功C.从(a)到(b)的过程，支持力对人体做的功大于mgΔHD.从(b)到(c)的过程，机械能增加了mgH2
4.(2023·攀枝花市高一统考)如图中(a)、(b)、(c)依次对应跳高项目中运动员助跑、起跳离地瞬间、跃过横杆三个状态，已知运动员的质量为m，重力加速度为g，空气阻力忽略不计。根据图示信息，关于跳高过程的描述中，符合实际的是
在助跑加速过程中，地面对鞋为静摩擦力，其对应位移为0，故地面对鞋的摩擦力不做功，选项B错误；
从助跑状态到起跳离地状态的过程中，支持力的位移等于0，支持力对人体不做功，选项C错误；
从起跳离地状态到人体跃过横杆状态的过程中，人体只受重力作用，机械能守恒，选项D错误。
5.游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来(甲图)。我们可以把这种情形抽象为乙图的模型：弧形轨道的下端与半径为R的圆轨道相接，固定在同一个竖直面内，将一个质量为m的小球由弧形轨道上A点释放。已知重力加速度为g，不考虑摩擦等阻力。为使小球可以顺利通过圆轨道的最高点，求：(1)小球在圆轨道最高点的最小速度；
(2)A点距水平面的最小高度h。
6.(多选)(2023·宜宾市高一期中)如图所示，原长为l的轻弹簧竖直固定在水平地面上，质量为m的小球，由弹簧的正上方h高处自由下落，与弹簧接触后压缩弹簧，当弹簧的压缩量为x时，小球下落到最低点。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是A.小球下落压缩弹簧过程中，小球的速度一直减小B.小球下落压缩弹簧过程中，小球的机械能守恒C.弹簧的最大弹性势能为mg(h＋x)D.小球下落压缩弹簧过程中，小球机械能一直减小
小球刚开始压缩弹簧时，弹力小于小球的重力，小球仍加速向下运动，故A错误；压缩弹簧过程中，弹力对小球做负功，小球的机械能减小，故B错误，D正确；弹簧被压缩到最大时，其弹性势能最大，由小球和弹簧系统的机械能守恒有Ep＝mg(h＋x)，故C正确。
7.(2022·苏州市测试)以相同大小的初速度v0将物体从同一水平面上分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑，如图所示，三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3，不计空气阻力，则A.h1＝h2>h3 B.h1＝h2