高中创设计物理粤教版必修2课件：第4章-5-机械能守恒定律

[目标定位]

1.知道什么是机械能，理解物体动能和势能的相互转化.2.理解机械能守恒定律的内容和守恒条件.3.能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题．5机械能守恒定律1．动能与势能的相互转化

(1)动能与重力势能间的转化：只有重力做功时，若重力做正功，则__________转化为_______；若重力做负功，则_______转化为__________．

(2)动能与弹性势能间的转化：只有弹力做功时，若弹力做正功，则__________转化为_______；若弹力做负功，则_______转化为__________．一、动能与势能的相互转化机械能守恒定律重力势能

动能

动能

重力势能

弹性势能

动能

动能

弹性势能

2．机械能

(1)定义：_______和_______

(包括重力势能和弹性势能)的统称，表达式为E＝Ek＋Ep．

(2)机械能是状态量，是____量，没有方向但有正负之分．3．机械能守恒定律

(1)内容：在只有______做功的情形下，物体的动能与重力势能发生相互转化，而机械能的总量__________．

(2)守恒定律表达式

Ek2＋Ep2＝____________，即E2＝_______．动能

势能

标

重力

保持不变

Ek1＋Ep1

E1

4．机械能守恒条件的理解

(1)从能量特点看，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)从做功角度来看，只有重力做功或系统弹力做功，系统机械能守恒，具体表现为：

①物体只受重力或系统内弹力作用；

②除重力和系统内弹力外，其他力不做功；

③除重力和系统内弹力外，其他力做功的代数和为零．【深度思考】

合力为零或合力做功为零时，物体的机械能一定守恒吗？

答案不一定．合力为零或合力做功为零，并不能说明是否只有重力或系统内弹力做功．如物体沿斜面匀速下滑时，合力或合力做功均为零，而物体的动能不变，势能减小，故物体机械能减小．【例1】不计空气阻力，下列说法中正确的是(

) A．用绳子拉着物体匀速上升，只有重力和绳子的拉力对物体做功，机械能守恒

B．做竖直上抛运动的物体，只有重力对它做功，机械能守恒

C．沿光滑斜面自由下滑的物体，只有重力对物体做功，机械能守恒

D．用水平拉力使物体沿光滑水平面做匀加速直线运动，机械能守恒

答案

BC

解析选项A中，有绳的拉力对物体做功，所以机械能不守恒，选项A错误；选项B中，竖直上抛的物体，只受重力作用，机械能守恒，选项B错误；选项C中，物体除受重力作用外还受斜面支持力作用，但支持力不做功，机械能守恒，选项C正确；选项D分析同选项A，因此也是错误的．1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。5、数学教学要“淡化形式，注重实质.6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。七月232023/7/182023/7/182023/7/187/18/20237、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2023/7/182023/7/1818July20238、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。2023/7/182023/7/182023/7/182023/7/18

机械能守恒的判断方法：(1)做功条件分析：只有重力和系统内弹力做功，其他力不做功．(2)能量转化分析法：系统内只有动能、重力势能及弹性势能间相互转化，即系统内只有物体间的机械能相互转移，则机械能守恒．(3)定义判断法，如物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时，动能不变，势能变化，机械能不守恒．

针对训练1

(多选)如图1所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(

)图1

A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒

B．乙图中，物块B沿粗糙斜面下滑时机械能守恒

C．丙图中，不计任何阻力时，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，小球沿水平面做匀速圆周运动时，小球的机械能守恒

答案

CD

解析甲图中重力和弹力做功，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，A错；乙图中除重力做功之外，还有摩擦阻力做功，机械能不守恒，B错；丙图中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B系统机械能守恒，C对；丁图中小球的动能不变，势能不变，机械能守恒，D对．1．机械能守恒定律的不同表达式二、机械能守恒定律的应用

表达式物理意义从不同状态看Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末初状态的机械能等于__________的机械能从转化角度看Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp过程中动能的增加量等于势能的_______从转移角度看EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于__________的机械能末状态

减少量

B减少

2．应用机械能守恒定律的解题步骤

(1)选取研究对象(物体或系统)．

(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在运动过程中的受力情况，弄清各力的做功情况，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)选取机械能守恒的某种表达式，列方程求解．【例2】某游乐场过山车模型简化为如图2所示，光滑的过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R，可视为质点的过山车从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动．图2

(1)若要求过山车能通过圆形轨道最高点，则过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度至少要多少？

(2)考虑到游客的安全，要求全过程游客受到的支持力不超过自身重力的7倍，过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度h不得超过多少？

答案

(1)2.5R

(2)3R针对训练2如图3所示，质量m＝2kg的小球用长L＝1.05m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H＝6.05m的O点．现将细绳拉直至水平状态，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，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10m/s2.求：图3

(1)细绳能承受的最大拉力的大小；

(2)细绳断裂后小球在空中运动所用的时间；

(3)小球落地瞬间速度的大小．

答案

(1)60N

(2)1s

(3)11m/s

【例3】如图4所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接