新教材同步系列2024春高中物理第四章机械能及其守恒定律第七节生产和生活中的机械能守恒课件粤教版必修第二册

第四章机械能及其守恒定律第七节生产和生活中的机械能守恒学习目标学法指导1．理解和掌握机械能守恒定律及其条件，掌握用机械能守恒定律分析、解决问题的基本方法2．能熟练地运用机械能守恒定律解决生活中实际问题，如分析圆周运动中动能和势能转化的问题．提高运用所学知识进行分析、解决问题的能力1．能在实际中应用机械能守恒定律求解问题2．在实际应用中构建物理模型，掌握建模解决问题的思路和方法知识导图课前·自主预习1．落锤打桩机主要由________、________和________构成．打桩时，桩锤由卷扬机用吊钩提升到设计高度，然后使桩锤沿导向架自由下落打击管桩，桩锤自由下落过程符合____________定律．可结合自由落体运动的规律解决问题．落锤打桩机、跳台滑雪、过山车桩锤卷扬机导向架机械能守恒2．跳台滑雪跳台滑雪是滑雪运动项目的一种，为确保运动员的安全，同时使空中飞行的距离尽量远，需要综合考虑运动员滑行的________、坡面的倾斜度和跳台的________等因素．可近似看作________运动．速度高度平抛≥匀速圆周机械能守恒与力做功有什么关系？【答案】不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的．做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程，且做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移)，所以功是能量转化的量度．课堂·重难探究1．理解机械能守恒的角度跳台滑雪2．应用机械能守恒定律解题的基本思路(1)选取研究对象——物体或物体系统．(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析、做功分析，

判断机械能是否守恒．(3)选合适的零势能参考平面，确定研究对象在初、末状态的机械能；如果利用转化观点或转移观点解决问题则不需要选零势能参考平面．(4)根据机械能守恒定律列方程．(5)求解结果，对结果进行讨论和说明．例1如图所示为跳台滑雪的简化图，运动员从O点由静止开始，在不借助其他外力的情况下，自由滑过一段圆心角为60°的光滑圆弧轨道后从A点水平飞出，然后落到斜坡上的B点．已知A点是斜坡的起点，光滑圆弧轨道半径为40m，斜坡与水平面的夹角θ＝30°，运动员的质量m＝50kg，g取10m/s2，忽略空气阻力．探究以下问题．(1)如何求出运动员到达A点时的速度？(2)如何求出运动员到达B点时的动能为多少？【答案】(1)20m/s

(2)23.3kJ变式1

(2023年成都名校期末)如图所示，以相同大小的初速度v，将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑，三种情况下，物体达到的最大高度分别为h1、h2和h3，不计空气阻力，则正确的是

(

)A．h1＝h2>h3 B．h1＝h2<h3C．h1＝h3>h2 D．h1＝h3<h2【答案】C

例2如图所示，某大型露天游乐场中过山车的质量为1t，从轨道一侧的顶点A处由静止释放，到达底部B处后又冲上环形轨道，使乘客头朝下通过C点，再沿环形轨道到达底部B处，最后冲上轨道另一侧的顶点D处．已知D与A在同一水平面上．A、B间的高度差为20m，圆环半径为5m，如果不考虑车与轨道间的摩擦和空气阻力，g取10m/s2．试求：过山车(1)过山车通过B点时的动能．(2)过山车通过C点时的速度大小．(3)过山车通过D点时的机械能．(取过B点的水平面为零势能面)【答案】(1)2×105J

(2)10m/s

(3)2×105J变式2如图所示，光滑曲线轨道ABCD，其中BC段水平，一质量为m＝0.5kg的小球从轨道上距水平面BC高为h＝0.8m的A点由静止释放，沿轨道滑至D点后飞出，最终落至水平轨道BC上的一点E,(g取10m/s2)求：(1)小球滑至C点时的速度．(2)小球落至E点时的动能．【答案】(1)4m/s

(2)4J核心素养应用科学思维——潮汐发电与能量转化潮汐发电与普通水力发电原理类似，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电．例3某海湾面积1.0×107m2，涨潮时平均水深h1＝20m，此时关上水坝闸门．退潮时，坝内水位降至h2＝18m．利用此水坝建立一座水力发电站，重力势能转化为电能的效率为10%，每天有两次涨潮．求该电站每天能发出的电能及发电机的平均功率P．(g取10m/s2)【答案】463kW

小练·随堂巩固1．(2022年惠州一中月考)如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，重力加速度大小为g，下列说法正确的是

(

)A．过山车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来B．人在最高点时对座位不可能产生大小为mg的压力C．人在最低点时对座位的压力等于mgD．人在最低点时对座位的压力大于mg【答案】D

2．(多选)(2023年南宁阶段检测)皮带传送在生产和生活中有着广泛应用，

一电动机带动传送带始终以v＝4m/s的速率运动，传送带两端A、B间的距离L＝4m．工作时，机器手臂将一个工件无初速度放到A点，当该工件刚离开B点时，机器手臂将下一个工件放到A点，之后不断重复此过程．已知每个工件的质量m＝1kg，与传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.4，工件可视为质点且不发生滚动，重力加速度g取10m/s2．从第一个工件放到A点开始计时，则

(

)A．工件在传送带上先做匀加速直线运动再做匀速直线运动B．工件在传送带上匀加速阶段的加速度为4m/s2C．每个工件在传送带上运动的时间为2sD．电动机多消耗的电能等于工件增加的动能【答案】AB

3．(2023年四川巴中南江中学校考)如图所示，一根轻杆长为2L，中点A和端点B各固定一个小球，mB＝2mA，左端O为光滑水平转轴．开始时杆静止在水平位置，释放后将向下摆动至竖直，在此过程中以下说法正确的是(

)A．A、B两球的机械能都守恒B．A、B两球的机械能不守恒，但它们组成的系统机械能守恒C．这一过程O、A间轻杆对A球做正功D．这一过程A、B间轻杆对A球做正功【答案】B

4．(2023年连云港期末)如图为某同学在荡秋千，秋千上悬挂平板的两绳平行且绳长为L，平板运动到最高点时绳子与竖直方向夹角为θ．已知该同学的质量为m且视为重心在平板上，重力加速度为g，不计绳子和平板的质量，忽略一切阻力．求：(1)该同学运动到最低点时的加速度大小a；(2)该同学运动到最低点时每根绳子的拉力大小F．5．跳台滑雪是冬奥会上最具观赏性的项目之一．某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h＝10m，C是半径R＝20m圆弧的最低点．质量m＝50kg的运动员从A处