2020-2021学年8.机械能守恒定律备课ppt课件

这是一份2020-2021学年8.机械能守恒定律备课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了答案B，答案15N，答案AD，答案C，答案D，答案1080N等内容，欢迎下载使用。
一、功和功率的计算1．功的计算(1)恒力的功可根据W＝Flcs α计算．(2)根据W＝Pt计算一段时间内的功．(3)利用动能定理W合＝ΔEk计算总功或某个力的功，特别是变力的功．(4)根据功是能量转化的量度求功．(5)微元求和法．(6)利用F­l图象，所包围的“面积”即是力F做功的数值．
注意：功有正、负，但功的正、负既不表示大小，也不表示方向，仅表示做功的效果．
二、动能定理的应用1．应用动能定理，一般比应用牛顿第二定律结合运动学公式解题要简便．在分析过程的基础上无须研究物体的运动过程中变化的细节，只须考虑整个过程的做功量及过程的始末动能．2．动能定理的研究对象可以是单一物体，也可以是能够看做单一物体的系统，动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动，因此，比牛顿第二定律的适用范围更广泛．3．应用动能定理可以把物体经历的物理过程分为几个阶段处理，也可以把全过程看做整体来处理．在应用动能定理解题时，要注意以下几个问题：
(1)正确分析物体受力，要考虑物体所受的所有外力，包括重力．(2)要弄清各个外力做功的情况，计算时应把各已知功的正负号代入动能定理的表达式．(3)在计算功时，要注意有些力不是全过程都做功的，必须根据不同情况分别对待，求出总功．(4)动能定理的计算式为标量式，v必须是相对同一参考系的速度．(5)动能是状态量，具有瞬时性，用平均速度计算动能是无意义的．
质量为m＝1.5 kg的物块(可视为质点)在水平恒力F作用下，从水平面上A点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行x1＝4 m停在B点，已知A、B两点间的距离x＝5.0 m，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.20，求恒力F多大．(g取10 m/s2)
三、机械能守恒定律及其应用1．判断系统机械能是否守恒的方法(1)方法一：用做功来判定——对某一系统，若只有重力和系统内弹力做功，其他力不做功，则该系统机械能守恒．(2)方法二：用能量转化来判定——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．
2．机械能守恒定律的表达式(1)E1＝E2，系统初状态的机械能等于系统末状态的机械能．(2)ΔEk＋ΔEp＝0，系统变化的动能与系统变化的势能之和为零．(3)ΔEA增＝ΔEB减，系统内A物体增加的机械能等于B物体减少的机械能．第一种表达式是从“守恒”的角度反映机械能守恒，解题时必须选取参考平面，而后两种表达式都是从“转化”的角度来反映机械能守恒，不必选取参考平面．
3．机械能守恒定律应用的思路(1)根据要求的物理量确定研究对象和研究过程．(2)分析外力和内力的做功情况或能量转化情况，确认机械能守恒．(3)选取参考平面，表示出初、末状态的机械能．(4)列出机械能守恒定律方程及相关辅助方程．(5)求出未知量．
如图所示，一个质量为0.6 kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失)．已知圆弧的半径R＝0.3 m，θ＝60°，小球到达A点时的速度v＝4 m/s.(g取10 m/s2)试求：(1)小球做平抛运动的初速度v0；(2)P点与A点的水平距离和竖直高度；(3)小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力．
答案：(1)2 m/s　(2)0.69 m　0.60 m(3)8 N　竖直向上
四、功能关系、能量转化与守恒1．力学中几种常用的功能关系说明：滑动摩擦力做功的情况：一对相互作用的滑动摩擦力所做功的代数和总是负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，又恰好等于系统损失的机械能．
2．只有重力或弹力做功时，机械能守恒，ΔE＝0或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或ΔEp减＝ΔEk增或ΔEA减＝ΔEB增．3．能量守恒定律：ΔE减＝ΔE增．4．能量守恒是无条件的，利用它解题一定要明确在物体运动过程的始、末状态间有几种形式的能在相互转化，哪些形式的能在减少，哪些形式的能在增加，摩擦产生的热(内能)与路径有关，Q＝Ffl相对．
从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为H，设上升过程中空气阻力Ff恒定．对于小球从抛出到上升至最高处的过程，下列说法正确的是A．小球的动能减少了mgHB．小球的机械能减少了FfHC．小球的重力势能增加了mgHD．小球的加速度大于重力加速度g
解析：小球上升过程中，重力和阻力都做负功，小球动能减少了(mg＋Ff)H，A错误；重力做负功量度转化为重力势能的量，阻力做负功量度发热的多少，当小球上升H高度时，重力势能增加了mgH，发热为FfH，则减少的机械能为FfH，因考虑空气阻力作用，故上升阶段加速度大于g.故B、C、D均正确．答案：BCD
【考情分析】本章为高考必考内容，高频考点是动能定理，机械能守恒定律，考查形式以计算题为主，常与物体的运动(直线运动、曲线运动)结合，在具体运动中，运用动能定理求初、末速度．另外，对功和功率也偶有考查，考查形式以选择题为主．
【高考冲浪】常考点一　功和功率1．(2012福建高考)如图所示，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)．初始时刻，A、B处于同一高度并恰好处于静止状态，剪断轻绳后A下落，B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块(　　)
A．速率的变化量不同B．机械能的变化量不同C．重力势能的变化量相同D．重力做功的平均功率相同答案：D
2．(2012江苏高考)如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球，在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点，在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是(　　)A．逐渐增大　　　B．逐渐减小C．先增大，后减小 D．先减小，后增大
解析：小球速率不变，将小球重力与外力F沿切向与半径方向分解，则Fcs θ＝mgsin θ，外力功率P＝Fvcs θ＝mgsin θ×v，θ增大，P增大，故A对．答案：A
4．(2010课标全国高考)如图所示，在外力作用下某质点运动的v－t图象为正弦曲线．从图中可以判断(　　)A．在0～t1时间内，外力做正功B．在0～t1时间内，外力的功率逐渐增大C．在t2时刻，外力的功率最大D．在t1～t3时间内，外力做的总功为零
解析：在0～t1时间内，质点速度变大，质点的加速度、合外力变小(加速度看图象斜率)，所以合外力做正功，故A对，据P＝Fv外力的功率在t1时刻为零，在0时刻为零，所以功率先增大后减小，B错，在t2时刻v＝0，P＝Fv＝0，C错．在t1～t3时间内，物体速率不变，据动能定理，W合＝ΔEk＝0，D对．答案：AD
A．两球同时落地B．相遇时两球速度大小相等C．从开始运动到相遇，球a动能的减少量等于球b动能的增加量D．相遇后的任意时刻，重力对球a做功功率和对球b做功功率相等
6．(2010上海高考)纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一．若E1概念车的总质量为920 kg，在16 s内从静止加速到100 km/h(即27.8 m/s)，受到恒定的阻力为1 500 N，假设它做匀加速直线运动，其动力系统提供的牵引力为________N．当E1概念车以最高时速120 km/h(即33.3 m/s)做匀速直线运动时，其动力系统输出的功率为________kW.
答案：3.1×103　50
常考点二　动能定理及应用1．(2010上海高考)倾角θ＝37°，质量M＝50 kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m＝2 kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t＝2 s到达底端，运动路程L＝4 m，在此过程中斜面保持静止(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2)，求：
(1)地面对斜面的摩擦力大小与方向；(2)地面对斜面的支持力大小；(3)通过计算证明木块在此过程中满足动能定理．
对斜面：受力分析如图乙所示，由平衡方程得f＝N1sin θ－f1cs θ＝3.2 N，方向向左．(如果设摩擦力f向右，则f＝－N1sin θ＋f1cs θ＝－3.2 N，同样方向向左．)
(2)地面对斜面的支持力大小N＝f＝N1cs θ＋f1sin θ＝67.6 N.
答案：(1)3.2 N方向向左　(2)67.6 N　(3)见解析
2．(2012安徽高考)如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平，OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力．已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中(　　)
3．(2009上海高考)小球由地面竖直上抛，上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面．在上升至离地高度h处，小球的动能是势能的两倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的两倍，则h等于(　　)A．H/9　　　B．2H/9　　　C．3H/9　　　D．4H/9
4．(2010浙江高考)如图所示，在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发，沿着动摩擦因数为μ的滑道向下运动到B点后水平滑出，最后落在水池中．设滑道的水平距离为L，B点的高度h可由运动员自由调节(g取10 m/s2)．求：
(1)运动员到达B点的速度与高度h的关系；(2)运动员要达到最大水平运动距离，B点的高度h应调为多大？对应的最大水平距离Smax为多少？(3)若图中H＝4 m，L＝5 m，动摩擦因数μ＝0.2，则水平运动距离要达到7 m，h值应为多少？
常考点三　机械能守恒定律及其应用1．(2010上海高考)高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是(　　)A．动能减少，重力势能减少B．动能减少，重力势能增加C．动能增加，重力势能减少D．动能增加，重力势能增加答案：C
2．(2011新课标全国高考)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离．假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是(　　)A．运动员到达最低点前重力势能始终减小B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加C．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D．蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
解析：运动员到达最低点过程中，重力做正功，所以重力势能始终减少，A项正确．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加，B项正确．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统，只有重力和弹性力做功，所以机械能守恒，C项正确．重力势能的改变与重力势能零点选取无关，D项错误．答案：ABC
3．(2012上海高考)，如图，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍，B处于地面时，A恰与圆柱轴心等高，将A由静止释放，B上升的最大高度是(　　)
4．(2010江苏高考)在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论．如图所示，他们将选手简化为质量m＝60 kg的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角α＝53°，绳的悬挂点O距水面的高度为H＝3 m．不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深．取重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6.求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F.
6．(2010北京高考)如图，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，经过3.0 s落到斜坡上的A点．已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角θ＝37°，运动员的质量m＝50 kg.不计空气阻力．(取sin 37°＝0.60，cs 37°＝0.80；g取10 m/s2)求：
(1)A点与O点的距离；(2)运动员离开O点时的速度大小；(3)运动员落到A点时的动能．