人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律示范课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律示范课课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了知识点一追寻守恒量，重力势能，弹性势能，思考判断，保持不变，做功代数和为零，研究小球的能量变化，三种表达式的比较，满足机械能守恒条件，忽略空气阻力等内容，欢迎下载使用。
知识点二　动能与势能的相互转化[观图助学]
在上面三种情景中儿童、撑竿跳运动员、跳水运动员各有怎样的能量转化？
1.重力势能与动能：只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能_________，动能_______，_____________转化成了动能；若重力做负功，则_______转化为_____________。2.弹性势能与动能：只有弹簧弹力做功时，若弹力做正功，则弹簧弹性势能_______，物体的动能_______，_____________转化为动能。3.机械能 (1)定义：______________、弹性势能和_______都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。(2)机械能的改变：通过_______或弹力做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。
(1)通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。( )(2)通过弹力做功，动能和弹性势能可以相互转化。( )(3)物体的机械能一定是正值。( )(4)通过重力或弹力做功，机械能可以转化为其他能。( )
射箭时，弓弦的弹性势能转化为箭的动能。
过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下，重力势能转化为动能。
知识点三　机械能守恒定律1.机械能守恒定律在只有_______或_______做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能______________。2.表达式：Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1。3.机械能守恒条件：只有_______或弹力做功。
(1)做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。( )(2)做变速运动的物体机械能可能守恒。( )(3)外力对物体做功为零时，机械能一定守恒。( )(4)机械能守恒时，物体可能受阻力。( )(5)物体所受的外力不等于零，其机械能肯定不守恒。( )(6)物体的速度增大时，其机械能可能减小。( )
(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，机械能的总量总保持不变。(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。
核心要点一　机械能守恒条件的理解与判断
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。(2)当物体之间的弹力做功时，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)。
2.守恒条件理解(1)从能量转化分析，系统内部只发生动能和势能的相互转化，无其他形式能量(如内能)之间转化，系统机械能守恒。(2)从做功条件分析，机械能守恒的条件是可从以下三种情形理解：①只受重力作用：如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动(自由落体、竖直上抛、平抛、斜抛等)。②受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功，例如：物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力对物体不做功。
并非“只受重力或弹力作用”。
只有重力或弹力做功。　
③有系统的内力做功，但是
系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化。
如图所示，拉力对A、对B做功不为零，但代数和为零，A、B组成的系统机械能守恒。
[试题案例][例1] (多选)如图所示，下列几种情况，系统的机械能守恒的是(　　)
A.图甲中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动B.图乙中运动员在蹦床上越跳越高C.图丙中小车上放一木块，小车的左侧由弹簧与墙壁相连。小车在左右运动时，木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)D.图丙中如果小车运动时，木块相对于小车滑动
解析　弹丸在碗内运动时，只有重力做功，系统机械能守恒，故选项A正确；运动员越跳越高，表明她不断做功，机械能不守恒，故选项B错误；由于一对静摩擦力做功的代数和为0，系统中只有弹簧弹力做功不为0，机械能守恒，故选项C正确；滑动摩擦力做功的代数和不为0，系统机械能不守恒，故选项D错误。答案　AC
方法总结　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)
[针对训练1] 如图所示，以下实例中均不考虑空气阻力，系统机械能守恒的是(　　)
解析　人上楼、跳绳都是人体的化学能转化为机械能，故系统机械能不守恒，选项A、B错误；水滴石穿，水滴的机械能转化为内能，故机械能不守恒，选项C错误；箭射出时，实现动能、弹性势能与重力势能的相互转化，系统机械能守恒，选项D正确。答案　D
[针对训练2] (多选)如图所示，一斜面放在光滑的水平面上，一个小物体从斜面顶端无摩擦地自由滑下，则在下滑的过程中(　　)
A.斜面对小物体的弹力做的功为零B.小物体的重力势能完全转化为小物体的动能C.小物体的机械能不守恒D.小物体、斜面和地球组成的系统机械能守恒
解析　小物体、斜面和地球三者组成的系统机械能守恒。斜面对小物体的弹力对其做负功，小物体机械能减少，小物体的重力势能转化为它和斜面的动能。选项C、D正确，A、B错误。答案　CD
核心要点二　机械能守恒定律的应用[问题探究]　如图，质量为m的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为h1的位置A时，速度的大小为v1，滑到高度为h2的位置B时，速度的大小为v2。在由高度h1滑到高度h2的过程中(不计空气阻力)：
(1)小球的重力势能减少了多少？(2)小球的动能增加了多少？(3)小球下滑过程中机械能守恒吗？若守恒，列出表达式。(4)小球重力势能减少量等于动能的增加量吗？
答案　(1)重力势能的减少量为ΔEp＝mgh1－mgh2
[探究归纳]1.机械能守恒定律的表达形式
[试题案例] [例2] 将质量为m的物体以初速度v0＝10 m/s竖直向上抛出，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？(以地面为零势能面)
解析　(1)物体上升的过程中机械能守恒，则有
解得hmax＝5 m。
(2)设物体在h高处，物体的重力势能与动能相等，即mgh＝Ek①
答案　(1)5 m　(2)2.5 m高处
[拓展] 以地面为零势能面，在[例2]中物体在上升过程中，当物体的动能与重力势能相等时，物体的速度多大？
方法总结　用机械能守恒定律解题的基本思路
[例3] 如图所示，两小球A、B系在跨过定滑轮的细绳两端，小球A的质量mA＝2 kg，小球B的质量mB＝1 kg，最初用手将A、B托住处于静止，绳上恰没有张力，此时A比B高h＝1.2 m。将A、B同时释放，g取10 m/s2，求：
(1)释放前，以B所在位置的平面为参考平面，A的重力势能；(2)释放后，当A、B到达同一高度时，A、B的速度大小。
【解题点拨】 解答本题应注意以下两点：(1)根据重力势能的定义式可求得，A的重力势能EpA＝mAgh。(2)释放后，A、B构成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律求解。
解析　(1)释放前，以B所在位置的平面为参考平面，A的重力势能为EpA＝mAgh可得EpA＝24 J。(2)释放后，A、B构成的系统机械能守恒，有
解得v＝2 m/s。答案　(1)24 J　(2)2 m/s
方法总结　多物体机械能守恒问题的分析方法(1)对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒。(2)列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB的形式。(3)多物体机械能守恒问题的三点注意①正确选取研究对象。②合理选取物理过程。③正确选取机械能守恒定律常用的表达形式列式求解。
[针对训练3] 如图所示，质量m＝2 kg的小球用长L＝1.05 m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H＝6.05 m的O点。现将细绳拉至水平状态，自A点无初速度释放小球，运动至悬点O的正下方B点时细绳恰好断裂(断裂瞬间小球无能量损失)，接着小球做平抛运动，落至水平地面上C点。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)细绳能承受的最大拉力；(2)细绳断裂后小球在空中运动的时间；(3)小球落地前瞬间速度的大小。
故最大拉力F＝3mg＝60 N。
解得vC＝11 m/s。答案　(1)60 N　(2)1 s　(3)11 m/s
核心要点三　非质点类物体的机械能守恒问题1.在应用机械能守恒定律处理实际问题时，经常遇到像“链条”“液柱”类的物体，其在运动过程中将发生形变，其重心位置相对物体也发生变化，因此这类物体不能再看成质点来处理。2.物体虽然不能看成质点来处理，但因只有重力做功，物体整体机械能守恒。一般情况下，可将物体分段处理，确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置，根据初、末状态物体重力势能的变化列式求解。
[针对训练4] 如图所示，粗细均匀，两端开口的U形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为(重力加速度大小为g)(　　 )