高中物理第四章机械能和能源微型专题6机械能守恒定律的应用省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

,微型专题,6,机械能守恒定律应用,第四章,机械能和能源,1/27,知识目标,关键素养,1.深入了解机械能守恒条件及其判定.,2.能灵活应用机械能守恒定律三种表示方式.,3.在多个物体组成系统中，会应用机械能守恒定律处理相关问题.,4.明确机械能守恒定律和动能定理区分.,1.深入掌握机械能守恒定律系统性和守恒条件判定.,2.体会动能定理和机械能守恒定律在解题中区分，体会机械能守恒定律在处理多物体系统问题中优越性，建构这类问题模型，培养科学推理和综合分析能力.,2/27,内容索引,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,3/27,重点探究,4/27,判断机械能是否守恒方法：,(1),做功条件分析法：若物体系统内只有重力和弹力做功，其它力均不做功，则系统机械能守恒，详细有三种表现：,只受重力、弹力，不受其它力；,除受重力、弹力外还受其它力，其它力不做功；,除重力、弹力外还有其它力做功，但其它力做功代数和为零,.,(2),能量转化分析法：若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能传递，机械能也没有转变成其它形式能,(,如没有内能增加,),，则系统机械能守恒,.,一、机械能是否守恒判断,5/27,例,1,(,多项选择,),如图,1,所表示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面过程中，以下说法正确是,A.,斜劈对小球弹力不做功,B.,斜劈与小球组成系统机械能守恒,C.,斜劈机械能守恒,D.,小球机械能降低许等于斜劈动能增加量,图,1,答案,解析,6/27,解析,小球有竖直方向位移，所以斜劈对小球弹力对球做负功，故,A,选项错误；,小球对斜劈弹力对斜劈做正功，所以斜劈机械能增加，故,C,选项错误,.,不计一切摩擦，小球下滑过程中，小球和斜劈组成系统中只有动能和重力势能相互转化，系统机械能守恒，故,B,、,D,选项正确,.,7/27,1.,多个物体组成系统，就单个物体而言，机械能普通不守恒，但就系统而言机械能往往是守恒,.,2.,关联物体注意寻找用绳或杆相连接物体间速度关系和位移关系,.,3.,机械能守恒定律表示式选取技巧,(1),当研究对象为单个物体时，可优先考虑应用表示式,E,k1,E,p1,E,k2,E,p2,或,E,k,E,p,来求解,.,(2),当研究对象为两个物体组成系统时：,若两个物体重力势能都在降低,(,或增加,),，动能都在增加,(,或降低,),，可优先考虑应用表示式,E,k,E,p,来求解,.,若,A,物体机械能增加，,B,物体机械能降低，可优先考虑用表示式,E,A,增,E,B,减,来求解,.,二、多物体组成系统机械能守恒问题,8/27,例,2,如图,2,所表示，斜面倾角,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,质量分别为,m,1,和,m,2,，经过轻而柔软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,位置上，释放两物块后，,A,沿斜面无摩擦地上滑，,B,沿斜,面竖直边下落,.,若物块,A,恰好能到达斜面顶,点，试求,m,1,和,m,2,比值,.,滑轮质量、半径和摩,擦均可忽略不计,.,答案,解析,图,2,答案,1,2,9/27,解析,设,B,刚下落到地面时速度为,v,，由系统机械能守恒得：,A,以速度,v,上滑到顶点过程中机械能守恒，则：,10/27,针对训练,如图,3,所表示，在长为,L,轻杆中点,A,和端点,B,各固定一质量为,m,球，杆可绕轴,O,无摩擦转动，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？,答案,图,3,解析,11/27,解析,设当杆转到竖直位置时，,A,球和,B,球速度分别为,v,A,和,v,B,.,假如把轻杆、两球组成系统作为研究对象，因为机械能没有转化为其它形式能，故系统机械能守恒，,因,A,球与,B,球在各个时刻对应角速度相同，,故,v,B,2,v,A,12/27,13/27,例,3,为了研究过山车原理，某兴趣小组提出了以下构想：取一个与水平方向夹角为,37,、长为,l,2 m,粗糙倾斜轨道,AB,，经过水平轨道,BC,与半径为,R,0.2 m,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,.,其中,AB,与,BC,轨道以微小圆弧相接，如图,4,所表示,.,一个质量,m,1 kg,小物块以初速度,v,0,5 m/s,从,A,点沿倾,斜轨道滑下，小物块抵达,C,点时速度,v,C,4 m/s.,取,g,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8.,(1),求小物块抵达,C,点时对圆轨道压力大小；,三、机械能守恒定律与动能定理综合应用,图,4,答案,90 N,答案,解析,14/27,解析,设小物块抵达,C,点时受到支持力大小为,F,N,，,解得：,F,N,90 N,依据牛顿第三定律得，小物块对圆轨道压力大小为,90 N,15/27,(2),求小物块从,A,到,B,运动过程中摩擦力所做功；,答案,解析,答案,16.5 J,解析,小物块从,A,到,C,过程中，依据动能定理有：,解得,W,f,16.5 J,16/27,(3),为了使小物块不离开轨道，并从轨道,DE,滑出，求竖直圆弧轨道半径应满足什么条件？,答案,R,0.32 m,解析,设小物块进入圆轨道抵达最高点时速度大小为,v,1,，,为使小物块能经过圆弧轨道最高点，,小物块从圆轨道最低点到最高点过程中，依据机械能守恒定律有：,联立解得,R,0.32 m,，,所认为使小物块能经过圆弧轨道最高点，,竖直圆弧轨道半径应满足,R,0.32 m.,答案,解析,17/27,达标检测,18/27,1,2,3,1.,(,机械能是否守恒判断,),(,多项选择,),如图,5,所表示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上,.,其正上方,A,位置有一只小球,.,小球从静止开始下落，在,B,位置接触弹簧上端，在,C,位置小球所受弹力大小等于重力，在,D,位置小球速度减小到零,.,对于小球下降阶段，以下说法中正确是,(,不计空气阻力,),A.,在,B,位置小球动能最大,B.,在,C,位置小球动能最大,C.,从,A,C,位置小球重力势能降低等于小球动能增加,D.,整个过程中小球和弹簧组成系统机械能守恒,答案,解析,图,5,19/27,1,2,3,解析,小球从,B,运动至,C,过程，重力大于弹力，协力向下，小球加速，从,C,运动到,D,，重力小于弹力，协力向上，小球减速，故在,C,点动能最大，故,A,错误，,B,正确,.,小球下降过程中，只有重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒，,D,正确；,从,A,C,位置小球重力势能降低许等于动能增加量和弹性势能增加量之和，故,C,错误,.,20/27,2.,(,多物体组成系统机械能守恒问题,),(,多项选择,),如图,6,所表示，,a,、,b,两物块质量分别为,m,、,3,m,，用不计质量细绳相连接，悬挂在定滑轮两侧,.,开始时，,a,、,b,两物块距离地面高度相同，用手托住物块,b,，然后由静止释放，直至,a,、,b,物块间高度差为,h,，不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为,g,.,在此过程中，以下说法正确是,A.,物块,a,机械能守恒,B.,物块,b,机械能降低了,mgh,C.,物块,b,机械能降低许等于物块,a,机械能增加量,D.,物块,a,、,b,与地球组成系统机械能守恒,图,6,1,2,3,答案,解析,21/27,解析,释放,b,后物块,a,加速上升，动能和重力势能均增加，故机械能增加，选项,A,错误,.,对物块,a,、,b,与地球组成系统，只有重力做功，故机械能守恒，选项,D,正确,.,1,2,3,22/27,因为绳拉力对,a,做功与,b,克服绳拉力做功相等，故物块,b,机械能降低许等于物块,a,机械能增加量，选项,C,正确,.,1,2,3,23/27,3.,(,机械能守恒定律与动能定理综合应用,),如图,7,所表示，一内壁光滑细管弯成半径为,R,0.4 m,半圆形轨道,CD,，竖直放置，其内径略大于小球直径，水平轨道与半圆形轨道在,C,处连接完好,.,置于水平轨道上弹簧左端与竖直墙壁相连，,B,处为弹簧原长状态右端,.,将一个质量为,m,0.8 kg,小球放在弹簧右侧后，用力水平向左推小球压缩弹簧至,A,处，然后将小球由静止释放，小球运动到,C,处时对轨道压力大,小为,F,1,58 N.,水平轨道以,B,处为界，左侧,AB,段长为,x,0.3 m,，与小球间动摩擦因数为,0.5,，右侧,BC,段光滑,.,g,10 m/s,2,，求：,(1),弹簧在压缩时所储存弹性势能；,图,7,1,2,3,答案,解析,答案,11.2 J,24/27,解析,对小球在,C,处，由牛顿第二定律、牛顿第三定律及向心力公式得,F,1,mg,m,，,1,2,3,解得,E,p,11.2 J.,解得,v,C,5 m/s.,25/27,(2),小球运动到轨道最高处,D,点时对轨道压力,.,答案,10 N,，方向竖直向上,1,2,3,答案,解析,26/27,解析,从,C,到,D,，由机械能守恒定律得：,1,2,3,v,D,3 m/s,，,所以小球在,D,点对轨道外壁有压力,.,解得,F,2,10 N.,由牛顿第三定律可知，小球在,D,点对轨道压力大小为,10 N,，方向竖直向上,.,27/27,