物理粤教版（2019）必修第二册 4.7 生产和生活中的机械能守恒 （16张PPT）

(共16张PPT)
第四章第7节
生产和生活中的机械能守恒
知识回顾
1、机械能守恒定律：
在只有重力或者弹力做功的系统内，动能和势能发生相互转化，而系统的机械能总量保持不变，这就是机械能守恒定律。
2、机械能守恒的条件：
（1）只受重力。
（2）除重力外，还受到其它力，但其它力不做功，也就只有重力做功。
（3）物体受到重力以外的力且做功，但这些力做功之和为0。
表达式
新课导入
同学们在我们日常生活中有没有观察过哪些物理现象和实物运用到了机械能守恒定律呢？
运动：
游乐场：
生活中：
1 落锤打桩机
一、落锤打桩机
落锤打桩机主要由桩锤、卷扬机和导向架(组成)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机械能守恒定律。
例1：某建筑工地准备利用落锤打桩机机型施工，该落锤打桩机的部分工作参数如下表所示，其中贯入度是指每受到10次锤击后管桩进入地层的深度，若不计空气阻力，重力加速度g=9.8m/s2,估算每一次桩锤下落时，装锤的冲击动能是多少？
1 落锤打桩机
分析：这是一个什么运动？机械能守恒吗？能量转化，由什么能转化为什么能？
1 落锤打桩机
2 跳台滑雪
二、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速度、坡面倾斜度和跳台高度等要素。
例2：跳台滑雪筹备组考察某一雪道是否符合比赛要求。如图所示市简化后的跳台滑雪雪道示意图。整条雪道由倾斜的助滑坡AB和着陆坡CD，以及一段水平起跳平台BC组成，且AB和BC由一段平滑圆弧连接。
设质量为60kg的运动员从助滑坡AB上由静止开始下滑，筹备组希望该运动员到达点C时能够以25m/s左右的速度水平飞出，并希望腾空时间能够至少达到3.5s。设整个过程忽略空气租力，重力加速度g=9.8m/s2。
讨论：若实际测试发现，运动员从点A下滑到点C时水平飞出的速度仅为20m/s，则下滑过程中克服阻力做了多少功？该过程能否应用机械能守恒定律进行计算？
（1）测得AB段的竖直高度h=50m,该高度是否符合筹备组的要求？（，）
分析：对于AB段来说，需要符合的要求是什么？给的高度跟这个要求有什么关系？这过程机械能守恒吗？
（2）测得着陆坡CD与水平面的夹角，该夹角是否符合筹备组的要求？
分析：对于CD段来说，需要符合的要求是什么？给的夹角跟这个要求有什么关系？从C点滑出是在做什么运动？
解: (1)运动员在AB段下滑的过程中，若摩擦力和空气阻力忽略不计，全程只有重力做功，机械能守恒.以BC为参考平面，应用机械能守恒定律有:
BC段距离很小，运动员的速度可近似看成不变，则有
解得:
上述求得点C的速度略大于 符合筹备组的要求.实际情况中，由于存在摩擦力运动员下滑到达点C的速度会小于
(2)假设运动员以的速度从点C水平飞川，落到着陆坡上的点F。运动员从点C运动到点F的过程做的是平抛运动，假设该过程所用时间为t,则运动员
在水平方向上做匀速直线运动，位移
在竖直方向上做白由落体运动，下落高度,
又由几何关系，可知
综合上面三式，可求出
从上述结果可以得知，由CD段的倾斜程度估算由的腾空时间，满足筹备组提出的要求.
3 过山车
三、过山车
过山车是游乐场中常见的机动游乐设施，过山车的速度必须满足一定的条件，即通过最高点的速度v≥才能保证过山车沿轨道正常运行。
3 过山车
例3：如图所示，过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段倾斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，过山车从倾斜轨道上的点A由静止开始下滑。圆形轨道半径为R，可视为质点的过山车质量为m。忽略阻力作用，为保证过山车能够沿圆形轨道运行，过山车的下滑起点A距离圆形轨道底部的高度h应满足什么条件？
分析：怎么样才能保证过山车能够沿圆形轨道运行？跟高度h有什么关系？机械能是否守恒？
3 过山车
分析:为保证过山车沿圆形轨道运行，过山车通过最高点的速度应不小于恰能保持圆周运动的速度，且过山车在整个运动过程中机械能守恒
解:由圆周运动的知识可知，若过山车恰能通过圆形轨道最高点C,此时仅由重力提供过山车做圆周运动所需的向心力。
设过山车恰能安全通过圆形轨道最高点时的速度为有
取圆形轨道最低处所在水平面为参考平面，对于过山车从点A运动到点C的过程，应用机械能守恒定律，有
综合上述两式，解得
因此，为保证过山车沿圆形轨道运行，下滑起点高度应大于.
机械能守恒定律解题的一般步骤
(1)根据题意，选取研究对象(物体或系统)及研究的过程。
(2)对研究对象进行受力分析，弄清各力在研究过程中的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。
(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程中的起始状态和末始状态的机械能(包括动能和势能)。
(4)根据机械能守恒定律列方程，进行求解。
注意：应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑运动的始末状态，不必考虑两个状态之间过程的细节，但首先必须判断是否守恒。
应用动能定理解决问题，不必判断，但需弄清过程中哪些力做了功，以及初末状态的动能变化。