人教版物理必修二7.8同步精讲ppt课件.ppt

成才之路 · 物理,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 · 必修2,机械能守恒定律,第七章,1.1.1集合的概念,第八节机械能守恒定律,第七章,1.1.1集合的概念,用细绳把铁锁吊在高处，并把铁锁拉到鼻子尖前释放，保持头的位置不动，铁锁摆回来时，会打着鼻子吗？试试看，并解释为什么。,1.重力势能与动能物体自由下落或沿光滑斜面下滑时，重力对物体做_，物体的重力势能_，动能_，_能转化成了_能，如图所示。,动能与势能的相互转化,正功,减少,增加,重力势,动,2弹性势能与动能动能和弹性势能之间也可以相互转化。例如，像图甲那样，以一定速度运动的小球能使弹簧压缩，这时小球_做功，使动能转化成弹簧的_；小球静止以后，被压缩的弹簧又能将小球弹回(如图乙所示)，这时弹力对小球_，又使弹簧的_转化成小球的_。,克服弹力,弹性势能,做功,弹性势能,动能,1.机械能机械能是指系统内所有物体的_和_(重力势能，弹簧所具有的弹性势能)的总和。2机械能守恒定律在只有重力或(弹簧)弹力做功的物体系统内，动能与势能可以_，而总的机械能_。,机械能守恒定律,动能,势能,相互转化,保持不变,3机械能守恒定律的表达形式(1)初、末状态的机械能相等，即：Ek1Ep1_(2)重力势能的增加(减少)量等于动能的减少(增加)量，即：EP增_4机械能守恒的条件只有_做功或系统内_ 做功。,Ek2Ep2,Ek减,重力,(弹簧)弹力,一、对机械能的理解1机械能是一个状态量，机械运动的物体在某一位置时，具有确定的速度，也就有确定的动能和势能，即具有确定的机械能。2机械能是一个相对量，其大小与参考系、零势能面有关。3机械能是标量，是系统所具有的。,如图，质量为m的苹果，从离地面H高的树上由静止开始落下，树下有一深度为h的坑。若以地面为零势能参考平面，则当苹果落到坑底时的机械能为(),AmghBmgHCmg(Hh) Dmg(Hh)答案：B解析：苹果下落过程机械能守恒，开始下落时其机械能为EmgH，落到坑底时机械能仍为mgH。,二、对机械能守恒定律的理解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，也可取几个物体构成的系统作为研究对象。(2)当物体之间有弹力做功时，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表达式及其意义：,3.守恒条件的理解(1)只受重力(或弹簧弹力)作用，如做抛体运动的物体。(2)除重力(或弹簧弹力)外，还受其他力的作用，但其他力不做功。(3)除重力(或弹簧弹力)外，受到其他力的作用，但其他力做功的代数和为零。,特别提醒：(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。,如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(),A甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B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机械能守恒D丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，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。乙图中物体B除受重力外，还受弹力，弹力对B做负功，机械能不守恒，但从能量特点看A、B组成的系统机械能守恒，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机械能守恒，C对。丁图中动能不变，势能不变，机械能守恒，D对。,三、机械能守恒定律的应用1选取研究对象(物体或系统)。2明确研究对象的运动过程，分析研究对象在过程中的受力情况，弄清各力做功情况，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选取恰当的表达式列方程求解。常见的表达式有以下几种：,aEk1EP1Ek2EP2，即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能和势能之和。bEkEP或EPEk，即动能(或势能)的增加量等于势能(或动能)的减少量。cEAEB，即系统内A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量。5对计算结果进行必要的讨论和说明。,特别提醒：机械能守恒定律是一种“能能转化”关系，其守恒是有条件的，因此，应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。,如图所示，轻质弹簧的一端与墙相连，质量为2kg的滑块以5m/s的速度沿光滑水平面运动并压缩弹簧，则弹簧在被压缩过程中最大弹性势能为_J，当滑块的速度减小为2m/s时，弹簧的弹性势能为_J。答案：2521,四、机械能守恒定律和动能定理的比较,特别提醒：(1)除重力外还有其他力做功且做功不为零时，其他力做功数值等于机械能的变化量。(2)由于应用动能定理不需要满足什么条件，所以涉及功能关系问题时还是优先考虑动能定理。,机械能是否守恒的判定,A一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动图(a)B运动员在蹦床上越跳越高图(b)C图(c)中小车上放一木块，小车的左侧有弹簧与墙壁相连，小车在左右振动时，木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)D图(c)中如果小车振动时，木块相对小车有滑动解析：A选项弹丸只受重力与支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒。B选项中运动员做功，其机械能越来越大，C选项中只有弹力做功，机械能守恒。D选项中有滑动摩擦力做功，所以机械能不守恒。答案：AC,如图所示的四个图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动，在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是(),答案：C解析：对于A、B选项，外力F对物体做功，机械能不守恒。C选项中木块只有重力做功，机械能守恒。D选项中有摩擦力做功，机械能也不守恒。,机械能守恒定律的应用,答案：8.9m/s16.7m/s,(南昌市20132014学年高一下学期期末)如图所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径r0.4m，最低点有一小球(半径比r小很多)，现给小球以水平向右的初速度v0，如果要使小球不脱离圆轨道运动，那么v0应当满足(g10m/s2)()答案：CD,多个物体组成系统的机械能守恒,分析：M、m及绳组成的系统在相互作用过程中，除M的重力做功外，绳的拉力对M做负功，对m做正功，且二功之和为零，故系统的机械能守恒。,点评：由多个物体组成的系统机械能守恒问题常有多种解法， 既可以用机械能守恒定律的三种表达式进行求解，也可以用动能定理进行求解，解题时可任选其中的一种。,杂技演员甲的质量为M80kg，乙的质量为m60kg。跳板轴间光滑，质量不计。甲、乙一起表演节目。如图所示开始时，乙站在B端，A端离地面1m，且OAOB。甲先从离地面H6m的高处自由跳下落在A端。当A端落地时，乙在B端恰好被弹起。假设甲碰到A端时，由于甲的技艺高超，没有能量损失。分析过程假定甲、乙可看做质点。(取g10m/s2)问：,(1)当A端落地时，甲、乙两人速度大小各为多少？(2)若乙在B端的上升可以看成是竖直方向，则乙离开B端还能被弹起多高？,易错点：不理解机械能守恒的条件而导致错解案例：如图所示，小球自a点由静止自由下落，落到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由abc的过程中()A小球的机械能守恒B小球的机械能减小C小球和弹簧组成的系统机械能守恒D从bc小球的动能减小,易错分析：此题往往易误选A，原因在于没有正确理解机械能守恒的条件。小球在下落过程中虽然只有重力和弹力做功，但弹簧的弹性势能在增加，因此小球的机械能要减小，但若把小球和弹簧看做一个系统，则机械能是守恒的。本题还易误选D，误认为小球接触弹簧立即减速，原因是没找出小球的受力平衡位置。,正确解答：由题意知，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，在小球由bc的过程中，开始时小球受到的重力大于弹力，因此小球的动能增大，当弹簧的弹力等于重力时，动能最大，然后小球继续向下运动，直至弹簧压缩到最短，此时小球的动能为零，弹簧的弹性势能最大。正确答案：BC,