【寒假备课精选】2013-2014下学期高中物理同步配套辅导与检测（粤教版，必修2）：第四章 第四节 机械能守恒定律（44张ppt）

课件44张PPT。第四节　机械能守恒定律一、机械能
1．定义：动能与势能(包括________和________)统称为________．
2．相互转化：动能和势能间能够相互转化，动能和势能间的相互转化是通过_____________做功实现的．重力势能　弹性势能机械能重力(或弹力)二、机械能守恒定律1．推导过程．
研究做自由落体运动的物体，经过高度为h1的B点时速度为v1，下落到高度为h2的C点时速度为v2，如右图所示研究从B到C的这段运动过程：
由动能定理：
WG＝________________.由重力做功与重力势能变化的关系：
WG＝________________.
即Ep1＋Ek1＝________.
2．内容．
(1)在只有________的情形下，物体的动能和势能相互转化，而总的机械能________．mgh1－mgh2Ep2＋Ek2重力做功保持不变(2)在只有________的情形下，弹性势能和动能可以相互转化，但总的机械能________．
3．表达式：
Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1或E2＝________.
4．守恒条件：只有________做功(或________做功)．弹力做功保持不变E1重力　 弹力一、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．
(2)当物体之间的弹力做功时，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．表达式意义．
(1)E1－E2或ΔE＝E2－E1＝0，这是从能量守恒的角度来表达，前者表示前、后两状态的机械能相等，后者表示系统的机械能没变化．
(2)ΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk，这是从能量转化的角度来表达，前者表示系统增加的动能等于减少的势能，后者表示系统增加的势能等于减少的动能．
(3)ΔEA＝－ΔEB或ΔEB＝－ΔEA，这是从机械能转移的角度来表达，前者表示系统内物体A的机械能增加等于物体B的机械能减少，后者表示B物体的机械能增加量等于A物体机械能的减少量．3．守恒条件．
(1)从能量特点看：只有系统动能和势能相互转化，无其他形式能量之间(如内能)转化，则系统机械能守恒．如物体间发生相互碰撞、物体间发生相对运动，又有相互间的摩擦作用时有内能的产生，机械能一般不守恒．
(2)从机械能的定义看：动能与势能之和是否变化．如一个物体沿斜面匀速(或减速)滑下，动能不变(或减小)，势能减小，机械能减小，一个物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒，沿竖直方向匀速运动时机械能不守恒．(3)从做功特点看：只有重力和系统内的弹力做功，具体表现在：
①只受重力(或系统内的弹力)．如：所有做抛体运动的物体(不计阻力)．
②还受其他力，但只有重力(或系统内的弹力)做功，其他力不做功．如图甲、乙所示．③有系统的内力做功，但是做功代数和为零，系统机械能守恒．如图丙中拉力对A、对B做功不为零，但代数和为零，AB系统机械能守恒．如图丁所示，A、B间及B与接触面之间均光滑，A自B的上端自由下滑时，B沿地面滑动，A、B之间的弹力做功，对A或B机械能均不守恒，但对A、B组成的系统机械能守恒．二、机械能守恒定律的应用
1．应用步骤．
(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：
①Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能与势能之和．
②ΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk，即动能(或势能)的增加量等于势能(或动能)的减少量．
③ΔEA＝－ΔEB，即A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量． 2．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，所以涉及到功能关系问题时还是优先考虑动能定理．理解机械能守恒定律(双选)在下列几个实例中，机械能守恒的是(　　)A．所受的合外力为零的物体
B．在光滑水平面上被细线拉住做匀速圆周运动的小球
C．在粗糙斜面上下滑的物体，下滑过程中受到沿斜面向下的拉力，拉力大小等于滑动摩擦力
D．如图所示，在光滑水平面上压缩弹簧的小球解析：所受的合外力为零的物体的运动是匀速直线运动，动能保持不变，但如果物体的高度发生变化，则机械能变化，例如降落伞匀速下降时机械能减少，A错；在光滑水平面上做匀速圆周运动的小球，其动能不变，势能也不变，球的机械能守恒，B对；在粗糙斜面上下滑的物体，在下滑过程中，除重力做功外，滑动摩擦力和沿斜面向下的拉力的合力为零，这两个力所做的功之和为零，物体所受斜面的弹力不做功，所以整个过程中相当于只有重力做功，物体的机械能守恒，C对；在图中，在压缩弹簧的过程中，弹簧的弹性势能在增加，所以小球的机械能在减少(但小球和弹簧组成系统的机械能守恒)，D错．
答案：BC变式训练1．(双选)关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是(　　)
A．只有重力和弹力作用时，机械能守恒
B．除重力或弹力外有其他作用时，只要合外力为零，机械能守恒
C．除重力或弹力外有其他作用力时，只要其他力的合力的功为零，机械能守恒
D．炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒解析：系统只有重力或弹力作用时，没有其他力做功，机械能一定守恒，A对；合外力为零，则合外力做的功为零，动能不变，但势能不一定不变，故机械能可能变化，B错；除重力与弹力外，其他力做的总功为零，相当于只有重力或弹力做功，机械能一定守恒，C对；爆炸瞬间炸药的化学能转化为炮弹的动能，炮弹动能增加，机械能增加，D错．
答案：AC机械能守恒定律的应用如右图所示，质量为m的小球系在长为R的细线的一端，细线另一端可绕O点在竖直平面内自由转动．要使小球能达到最高点B，小球在最低点A应具有多大的速度？解析：解法一：思路：应用机械能守恒定律
因为只有重力做功，所以小球从A到B的过程机械能守恒，即EA＝EB.
设A点为零势能参考平面，则有思维总结：机械能恒问题的分析方法
应用 机械能守恒定律解题时，可通过以下过程进行：
(1)确定研究对象及初、末状态．(2)分析物体的受力情况及各力做功情况．
(3)判断机械能是否守恒．
(4)确定初末状态的机械能，列出方程．
(5)求解结果．变式训练2.如图所示，质量为0.2kg的小球从高处自由落到轻弹簧顶端，然后压缩弹簧直到速度为零.开始下落时小球离弹簧顶端0.2m，落到弹簧上后把弹簧压缩了0.1m.求：?
小球刚接触弹簧时的动能多大？重力势能减少了多少？?
解析：由动能定理得? 所以动能
重力势能的减少量等于重力做正功的值，基础达标1．以下说法正确的是(　　)
A．机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用
B．物体动能减小势能增加时，机械能一定守恒
C．物体所受合外力不为零时，其机械能可能守恒
D．物体机械能的变化等于合外力对物体做的功C2．物体在平衡力作用下的运动中(　　)
A．物体的机械能一定不变
B．如果物体的重力势能有变化，则它的机械能一定有变化
C．物体的动能可能变化，但机械能一定不变
D．物体的重力势能可能变化，但它的机械能一定不变解析：由动能定理知，平衡力作用下物体的动能一定不变，C错，若物体的重力势能不变则机械能不变，若重力势能变化，则机械能一定有变化，B对，A、D错．
答案：B 3．从高为H处自由下落的物体，不计一切阻力，它的机械能E随高度h变化的图象是下图中的(　　)解析：物体只受重力，只有重力做功，机械能守恒，故E不随高度h变化，A正确．
答案：A4．从地面竖直上抛两个质量不同的小球，设它们的初动能相同，当上升到同一高度时(不计空气阻力，选抛出点为参考面)，则(　　)
A．所具有的重力势能相等
B．所具有的动能相等
C．所具有的机械能不等
D．所具有的机械能相等解析：两物体在运动过程中任何时刻的机械能均相等，C错，D对，即m1gh＋ m1v12＝m2gh＋ m2v22，由于m1不同于m2，故两物体的重力势能不同，动能也不同，A、B错．
答案：D5.(双选)如图所示，某同学利用橡皮条将模型飞机弹出，在弹出过程中，下述说法正确的是(　　)
A．橡皮条与飞机的总机械能减少
B．飞机的动能增加
C．橡皮条的弹性势能减少
D．飞机的重力势能减小，转化为飞机的动能解析：橡皮条收缩产生弹力将飞机推出过程中，只有重力和橡皮条弹力做功，飞机与橡皮条组成的系统机械能守恒，A错．弹力对飞机做正功，飞机动能增加，橡皮条弹性势能减少，飞机上升重力势能增加，B、C对，D错．
答案：BC6．某同学将一个物体以30 m/s的初速度竖直上抛(不计空气阻力)，问：
(1)物体最多能上升到离地多高的位置，用了多长时间？
(2)在离地面多少米处，它的动能是重力势能的2倍？(g取10 m/s2)答案：(1)45 m　3 s　(2)15 m能力提升7.如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处由静止自由落下，不计空气阻力，设桌面处的重力势能为零，则小球落地前瞬间的机械能为(　　)
A．－mgh　　　　　　 B．mg(H－h)
C．mg(H＋h) D．mgH解析：只有重力做功，物体机械能守恒，小球落地时的机械能与开始下落时相等，为mgH，D对．
答案：D8.游乐场中的一种滑梯如图所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则(　　)
A．下滑过程中支持力对小朋友做功
B．下滑过程中小朋友的重力势能增加
C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒
D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功解析：在滑动的过程中，人受重力、支持力、摩擦力三力作用．下滑过程中重力做正功，重力势能减少，B错；支持力不做功，A错；整个过程中摩擦力做负功，机械能不守恒，C错D对．
答案：D9．某人把质量为0.1 kg的一块小石头从距地面为5 m的高处以60°角斜向上抛出，抛出时的初速度大小为10 m/s，则当石头着地时，其速度大小约为(g取10 m/s2) ( )
A．14 m/s B．12 m/s
C．28 m/s D．20 m/s 10．(双选)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，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．
答案：CDBD12．(双选)在高为H的桌面上以速度v水平抛出质量为m的物体，当物体运动到距地面高为h的A点时，如右图所示，不计空气阻力，正确的说法是(取地面为参考平面)(　　)感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束