新教材人教版《机械能守恒定律》上课课件1

习题课:机械能守恒定律的应用学习目标思维导图1.掌握非质点类物体的机械能守恒问题的处理方法。2.掌握多物体组成的系统的机械能守恒问题。3.知道动能定理和机械能守恒定律解决问题的特点。探究一探究二探究三随堂检测非质点类物体的机械能守恒问题情境导引总质量为m,总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻质小滑轮,开始时下端A、B平齐(如图甲所示),当略有扰动时其一端下落,则当铁链刚脱离滑轮的瞬间(如图乙所示),同学们思考下列问题:(1)铁链下落过程中,铁链的机械能是否守恒?(2)整个过程铁链重力势能减少了多少?(3)铁链运动到如图乙所示的位置时,铁链的动能是多少?探究一探究二探究三随堂检测探究一探究二探究三随堂检测知识归纳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。探究一探究二探究三随堂检测实例引导例1如图所示,长为L的均匀链条放在光滑水平桌面上,且使长度的

垂在桌边,松手后链条从静止开始沿桌边下滑,则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为(重力加速度大小为g)(

)答案:C探究一探究二探究三随堂检测变式训练1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)(

)答案:A探究一探究二探究三随堂检测多物体组成的系统机械能守恒问题情境导引如图所示,装置固定在杆恰好水平的位置,然后由静止释放,当杆到达竖直位置的过程中,球1的机械能如何变化?球2机械能如何变化?两个球和杆组成的系统机械能如何变化?(忽略空气等阻力)要点提示:球1的高度和速度都变大,所以机械能增加。球2下落的过程中需克服杆的阻力做功,所以球2的机械能减少。整个系统没有机械能与其他形式能的转化,所以系统的机械能是守恒的。第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测知识归纳多物体组成的系统问题1.对多个物体组成的系统列守恒方程时常有两种表达形式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2①或ΔEk增=ΔEp减②,运用①式需要选取合适的参考平面,运用②式无需选取参考平面,只要判断系统动能(或势能)的增加量和势能(或动能)减少量即可。所以处理多物体组成的系统问题用第②式较为方便。2.构建物体间的速度关系式和位移关系式。第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测实例引导例2如图所示,质量都为m的A、B两金属环用细线相连后,分别套在两互成直角的水平光滑细杆和竖直光滑细杆上,细线长l=0.4m,今将细线拉直后使A和B从同一高度上由静止释放,求当运动到使细线与水平方向成30°角时,金属环A和B的速度。(g取10m/s2)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测解析:将A释放后,在A、B运动过程中,因为系统的机械能与其他形式的能量之间没有相互转化,两物体机械能之和是保持不变的。设当两环运动到使细线与水平方向成30°角时,A和B的速度分别为vA、vB,将vA、vB分别沿细线方向和垂直细线方向分解,如图所示。由分析知,它们在沿细线方向上的分速度v1和v3相等,所以有vAsin

θ=vBcos

θ①第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测规律方法机械能守恒定律的研究对象是几个相互作用的物体组成的系统,经常出现下面三种情况:(1)系统内两个物体直接接触或通过弹簧连接。这类连接体问题应注意各物体间不同能量形式的转化关系。(2)系统内两个物体通过轻绳连接。如果和外界不存在摩擦力做功等问题时,只有机械能在两物体之间相互转移,两物体组成的系统机械能守恒。解决此类问题的关键是在绳的方向上两物体速度大小相等。(3)系统内两个物体通过轻杆连接。轻杆连接的两物体绕固定转轴转动时,两物体转动的角速度相等。第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测变式训练2如图所示,斜面的倾角θ=30°,另一边与地面垂直,高为H,斜面顶点上有一定滑轮,物块A和B的质量分别为m1和m2,物块A和B均可视为质点,通过轻而柔软的细绳连接并跨过定滑轮。开始时两物块都位于与地面距离为

H的位置上,释放两物块后,A沿斜面无摩擦地上滑,B沿斜面的竖直边下落。若物块A恰好能达到斜面的顶点,滑轮的质量、半径和摩擦以及空气阻力均可忽略不计。试求m1和m2的比值。第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测答案:1∶2第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测机械能守恒定律和动能定理的应用比较情境导引如图所示,将小球从离地面h高处以初速度v0斜向上抛出,求小球落地时,两个同学都列出了如图所示的方程,但两个同学用的规律却是不同的,一个说是用动能定理得出的,另一个说是用机械能守恒定律得出的,哪位同学说的正确?为什么?第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测知识归纳机械能守恒定律和动能定理的比较项目机械能守恒定律动能定理区别研究对象系统(如物体与地球、物体与弹簧)一般是一个物体做功情况只有重力或弹力做功合力对物体做的功能量转化动能与重力势能、弹性势能之间的转化动能与其他形式的能之间的转化应用范围只有重力或弹力做功无条件限制分析思路只需分析研究对象初、末状态的动能和势能即可不但要分析研究对象初、末状态的动能,还要分析所有外力所做的功第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测项目机械能守恒定律动能定理区别书写方式有多种书写方式,一般常用等号两边都是动能与势能的和的方式等号一边是合力做的总功,另一边是动能的变化物理意义重力或弹力以外的力所做的功,是机械能变化的量度合外力所做的功是动能变化的量度相同点(1)思想方法相同:机械能守恒定律和动能定理都是从做功和能量转化的角度来研究物体在力的作用下状态的变化(2)表达这两个规律的方程都是标量式(3)无论是直线运动还是曲线运动都可应用说明:机械能守恒定律的应用优势在于多个物体或有多个力做功的系统,对于一个物体的能量转化问题应用动能定理更方便。在多过程问题中,有时交替使用机械能守恒定律和动能定理。第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测实例引导例3为了研究过山车的原理,某兴趣小组提出了下列设想:取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.0m的粗糙倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与半径为R=0.2m的竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示。一个质量m=1kg的小物块以初速度v0=5.0m/s从A点沿倾斜轨道滑下,小物块到达C点时速度vC=4.0m/s。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求小物块到达C点时对圆轨道压力的大小;(2)求小物块从A到B运动过程中摩擦力所做的功;(3)为了使小物块不离开轨道,并从轨道DE滑出,求竖直圆轨道的半径应满足什么条件?第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测答案:(1)90N

(2)-16.5J

(3)R≤0.32m规律方法(1)小物块从圆轨道最低点到最高点的过程中,只有重力做功,既可以用机械能守恒定律解题,也可以用动能定理解题。(2)对于有除重力和系统内弹力之外的力(如摩擦力等)做功的情况要用动能定理解题。第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测变式训练3如图所示,在长为l的轻杆中点A和端点B各固定一质量为m的球,杆可绕轴O无摩擦地转动,使杆从水平位置无初速度释放。求当杆转到竖直位置时,杆对A、B两球分别做了多少功?解析:设当杆转到竖直位置时,A球和B球的速度分别为vA和vB。如果把轻杆、两球组成的系统作为研究对象,因为机械能没有转化为其他形式的能,故系统机械能守恒,可得因A球与B球在各个时刻对应的角速度相同,故vB=2vA第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测1.(多选)如图所示,A和B两个小球固定在一根轻杆的两端,mB>mA,此杆可绕穿过其中心的水平轴O无摩擦地转动。现使轻杆从水平位置无初速度释放,发现杆绕O沿顺时针方向转动,则杆从释放至转动90°的过程中(

)A.B球的动能增大,机械能增大B.A球的重力势能和动能增大C.A球的重力势能和动能的增加量等于B球的重力势能的减少量D.A球和B球的总机械能守恒第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测解析:A球运动的速度增大,高度增大,所以动能和重力势能都增大,故A球的机械能增大;B球运动的速度增大,所以动能增大,高度减小,所以重力势能减小;对于两球组成的系统,只有重力做功,系统的机械能守恒,因为A球的机械能增大,故B球的机械能减小,故A球的重力势能和动能的增加量与B球的动能的增加量之和等于B球的重力势能的减少量,选项A、C错误,B、D正确。答案:BD第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测2.如图所示,一根很长且不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻质定滑轮,轻绳两端各系一小球a和b,a球质量为m,静置于地面;b球质量为3m,用手托住,离地面高度为h,此时轻绳刚好拉紧,从静止开始释放b后,a能达到的最大高度为(b球落地后不反弹,不计空气阻力)(

)A.h

B.1.5hC.2h

D.2.5h第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测答案:B第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)第八章习题课机械能守恒定律的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共30张PPT)探究一探究二探究三随堂检测3.如图所示,在倾角θ=30°的光滑固定斜面上,放有两个质量分别为mA=1kg和mB=2kg的可视为质点的小