8.4 机械能守恒定律 课件(共19张PPT)

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8.4 机械能守恒定律（课时2）
第八章 机械能守恒定律
人教版（2019）必修 第二册
学习目标
1.知道解决力学问题的两条途径：动力学观点和能量观点。
2.利用能量观点处理力学问题时，知道功能关系体现为不同的力做功，对应不同形式的能量转化，具有一一对应关系，并针对不同情景灵活选择恰当的功能关系处理问题。
3.结合摩擦力做功与能量转化及传送带模型中的能量关系这两个具体实例，熟练处理有关摩擦生热（机械能损失）的相关问题。
切入点：分析力对物体做功与物体的能量转化入手。
应用动能定理解题只需考虑外力做功和初、末两个状态的动能，并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理。
2.能量观点
学习指导
一、解决力学问题的两条途径
1.动力学观点
切入点：分析物体的运动情况和受力情况入手。
解决问题的核心：牛顿第二定律。
解决问题的核心：动能定理和能量守恒定律。
功能关系 表达式 内容
重力做功和重力势能关系
动能定理
机械能变化的功能关系
系统摩擦生热的功能关系
二、功能关系
重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。
合外力做正功，动能增加；合外力做负功，动能减小。
除重力和弹簧弹力外，其他内外力做功代数和为正功，机械能增加；反之，机械能减小。
物体间的滑动摩擦力乘以相对路程等于摩擦产生的热量。
功能关系体现为不同的力做功，对应不同形式的能量转化，具有一一对应关系。
做功的多少与能量转化的多少在数量上相等（功是能量变化的量度）。
功和能虽然单位相同，但不一回事，功是过程量，能是状态量。
1.理解：
只涉及动能的变化用动能定理分析
只涉及重力势能的变化，用重力做功与重力势能的变化分析
只涉及到机械能的变化，用除重力和弹力之外的其他力做功与机械能变化的关系分析
涉及摩擦生热使用一对滑动摩擦力做功的合功与热量的关系分析。
2.功能关系选取原则
Ep
o
x(h)
Ep=mgh
o
Ek
x
动能Ek-x
机械能E-x
o
E
x
重力势能Ep-x(h)
3.功能关系图像问题
(2)对系统：相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零，无热量产生。
1.静摩擦力做功特点
考点一：摩擦力做功与能量转化
(1)静摩擦力做功时，只有能量的相互转移。
v
F静
传送带将物体送往高处
汽车启动，箱子相对汽车静止
F静
F静′
F静′
⑵系统：一对摩擦力做功代数和：-Ff l
2.滑动摩擦力做功的特点
⑴能量有转移，也有转化
v0
实例：光滑水平面
Ｆ　
ｆ
Ｆˊ　
ｆ
M
m
Q＝Ff x相对
其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程。
3.摩擦生热的计算：
从功的角度看：
一对滑动摩擦力对系统做的总功(取正值)等于系统内能的增加量；
其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量。
从能量角度看：
例题1 一木块静置于光滑水平面上，一颗子弹沿水平方向飞来射入木块中。当子弹进入木块的深度达到最大值2.0 cm时，木块沿水平面恰好移动距离1.0 cm。在上述过程中系统损失的机械能与子弹损失的动能之比为(　　)
A.1∶2 B.1∶3 C.2∶3 D.3∶2
√
除重力和弹簧弹力外，其他内外力做功代数和为正功，机械能增加；反之，机械能减小。
1.机械能变化的功能关系
考点二：W其与机械能变化的关系
2.机械能E-x
o
E
x
例题2 如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A点正上方的P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。己知AP=2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中 （ ）
A.重力做功2mgR
B.机械能减少mgR
C.合外力做功mgR
D.克服摩擦力做功
答案：D
A．整个过程中物体机械能守恒
B．动能损失了
C．重力势能增加了
D．机械能损失了
练习1 如图所示，一个质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度大小为 ，这物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体的（　　）
D
练习2 (2020·全国卷Ⅰ)(多选)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则 （ ）
A.物块下滑过程中机械能不守恒
B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C.物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2
D.当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J
答案：AB
摩擦生热：
动能变化量：
多消耗电能：
能量守恒：
考点三：传送带模型中的能量关系
规律：求解多消耗电能有两个角度：
1.能量守恒
2.功能关系
例题3 如图所示，传送带保持以1 m/s的速度顺时针运动， a、b间距L = 2.5 m，现将一质量m = 0.5 kg的物体从皮带上的a点轻轻地放上，设物体与皮带间的动摩擦因数μ = 0.1，则在物体从a运动到b的过程中，求：
(1)摩擦力对物体的做功；
(2)物体增加的动能；
(3)整个过程中系统产生的内能；
(4)由于传输物体，电动机多做的功。
解析：运动分析
物体先做匀加速再做匀速运动
(1)
(2)
(3)
(4)
v
a
b
例题4 如图所示，传送带与地面倾角θ = 30°，a、b间距L = 2.5 m，传送带以1 m/s的速度顺时针运动，在传送带下端a处无初速度的放一个质量m = 0.5 kg的物体，它与皮带间的动摩擦因数μ = ，则在物体从a运动到b的过程中，求：
(1)传送带对物体的做功；
(2)物体增加的机械能；
(3)整个过程中系统产生的内能；
(4)由于传输该物体，电动机多做的功。
分析：运动学分析
共速后，因为μ ＞ tanθ，所以物体做匀速运动。
v
a
b
θ
m
解析：
[答案]　(1)2 m　(2)1.25 m　(3)225 J
练习3 如图所示，水平传送带长L=12.5m，且以v=5m/s的恒定速率顺时针转动，光滑曲面与传送带的右端B点平滑链接，有一质量m=2kg的物块从距传送带高h=5m的A点由静止开始滑下。已知物块与传送带之间的滑动摩擦因数 =0.5，重力加速度g取10m/s2，求：
⑴物块距传送带左端C的最小距离；
⑵物块再次经过B点后滑上曲面的最大高度；
⑶在整个运动过程中，物块与传送带间因摩擦而产生的热量。
小结：运用机械能守恒定律的解题步骤