(新教材)2021年高中物理粤教版必修第二册课件:第四章 机械能及其守恒定律 章末复习提升.ppt
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1、第四章第四章 机械能及其守恒定机械能及其守恒定 律律 章末复习提升章末复习提升 【知识体系】【知识体系】 概念概念 功 功 定义: 定义: 和力的方向上的和力的方向上的 的乘积的乘积.功是能量转化的量度功是能量转化的量度 公式:公式:W 功率功率 定义:功跟完成这些功所用的时间的 定义:功跟完成这些功所用的时间的 公式公式 平均功率: 平均功率:P 或或P 瞬时功率:瞬时功率:P 机械能机械能 动能 动能 定义:物体由于运动而具有的能量 定义:物体由于运动而具有的能量 公式:公式:Ek 重力势能重力势能 定义:由物体所处位置的高度决定的能量 定义:由物体所处位置的高度决定的能量 公式:公式:E
2、p 弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于弹力的作用具有的势能弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于弹力的作用具有的势能 规律规律 动能定理 动能定理 内容:合外力的功等于物体动能的变化 内容:合外力的功等于物体动能的变化 表达式:表达式:Fs 重力势能和重力做功的关系重力势能和重力做功的关系 内容:重力做的功等于重力势能的减少量 内容:重力做的功等于重力势能的减少量 表达式:表达式:WGmgh1mgh2 机械能守恒定律机械能守恒定律 内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变 内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互
3、转化,而总的机械能保持不变 表达式:表达式:Ek1Ep1Ek2Ep2或或EkEp 适用条件:只有重力或系统内弹力做功适用条件:只有重力或系统内弹力做功 能量守恒定律能量守恒定律 机机 械械 能能 及及 其其 守守 恒恒 定定 律律 答案填写答案填写 力力 位移位移 Fscos 比值比值 W t Fv Fv 1 2mv 2 mgh 1 2mv 2 2 1 2mv 2 1 主题主题 1 一对相互作用力做功的特点一对相互作用力做功的特点 (1)作用力与反作用力的特点:大小相等、方向相反,)作用力与反作用力的特点:大小相等、方向相反, 作用在同一条直线上作用在同一条直线上.作用力与反作用力作用在不同物
4、体上作用力与反作用力作用在不同物体上. (2)作用力、反作用力作用下的物体运动的特点:可)作用力、反作用力作用下的物体运动的特点:可 能向相反方向运动,也可能向同一方向运动,也可能一个运能向相反方向运动,也可能向同一方向运动,也可能一个运 动而另一个静止,还可能两物体都静止动而另一个静止,还可能两物体都静止. (3)由)由 WFlcos 不难判断,作用力做的功与反作用不难判断,作用力做的功与反作用 力做的功,没有必然的关系:可能相等,也可能不等;可能力做的功,没有必然的关系:可能相等,也可能不等;可能 同为正功或负功,也可能一正一负;还可能一个为零,另一同为正功或负功,也可能一正一负;还可能一
5、个为零,另一 个不为零个不为零. 【典例【典例 1】 下面关于摩擦力做功的叙述中,正确的是下面关于摩擦力做功的叙述中,正确的是 ( ) A.静摩擦力对物体一定不做功静摩擦力对物体一定不做功 B.滑动摩擦力对物体一定做负功滑动摩擦力对物体一定做负功 C.一对静摩擦力中,一个做正功,另一个一定做负功一对静摩擦力中,一个做正功,另一个一定做负功 D.一对滑动摩擦力中,一个做负功,另一个一定做正功一对滑动摩擦力中,一个做负功,另一个一定做正功 解析:解析: A 错, 静摩擦力可以做功, 如传送带传送物体、错, 静摩擦力可以做功, 如传送带传送物体、 自动扶梯等自动扶梯等.B 错,滑动摩擦力可以做正功,
6、只要滑动摩错,滑动摩擦力可以做正功,只要滑动摩 擦力与物体运动方向相同即可, 如小物块轻轻放在匀速运擦力与物体运动方向相同即可, 如小物块轻轻放在匀速运 动的传送带上, 小物块相对于传送带运动, 滑动摩擦力充动的传送带上, 小物块相对于传送带运动, 滑动摩擦力充 当动力,传送带对小物块的摩擦力做正功当动力,传送带对小物块的摩擦力做正功.C 对,一对静对,一对静 摩擦力作用的物体间无相对滑动, 故位移始终相等, 而二摩擦力作用的物体间无相对滑动, 故位移始终相等, 而二 力大小相等、方向相反,故一个做正功,则另一个一定做力大小相等、方向相反,故一个做正功,则另一个一定做 负功负功.D 错, 一对
7、滑动摩擦力做功有以下几种情况:错, 一对滑动摩擦力做功有以下几种情况:a.一个一个 不做功,一个做负功不做功,一个做负功.比如两个重叠的木块,上面的木块比如两个重叠的木块,上面的木块 用弹簧系在墙面上, 用力拉下端的木块 (此木块足够长) ,用弹簧系在墙面上, 用力拉下端的木块 (此木块足够长) , 待其稳定后, 摩擦力对上面的木块不做功, 对下面的木块待其稳定后, 摩擦力对上面的木块不做功, 对下面的木块 做负功做负功.b.两个都做负功两个都做负功.如两个重叠的长木板,一个力拉如两个重叠的长木板,一个力拉 上面的木板,一个力拉下面的木板,力的方向相反,摩擦上面的木板,一个力拉下面的木板,力的
8、方向相反,摩擦 力对两木板都做负功力对两木板都做负功.c.一个做正功,一个做负功一个做正功,一个做负功.如将物如将物 体无初速度地放到移动的传送带上, 摩擦力对传送带做负体无初速度地放到移动的传送带上, 摩擦力对传送带做负 功,对物体做正功功,对物体做正功.故故 D 错错. 答案:答案:C 1.如图所示,木块如图所示,木块 A、B 叠放在光滑水叠放在光滑水 平面上,平面上,A、B 之间不光滑,用水平力之间不光滑,用水平力 F 拉拉 B, 使, 使 A、 B 一起沿光滑水平面加速运动一起沿光滑水平面加速运动. 设设 A 对对 B 的摩擦力为的摩擦力为 F1,B 对对 A 的摩擦力为的摩擦力为 F
9、2,则以下,则以下 说法正确的是(说法正确的是( ) A.F1对对 B 做负功,做负功,F2对对 A 做正功做正功 B.F1对对 B 做正功,做正功,F2对对 A 不做功不做功 C.F2对对 A 做正功,做正功,F1对对 B 不做功不做功 D.F2对对 A 不做功,不做功,F1对对 A 做正功做正功 解析:解析:以整体受力分析,以整体受力分析,F(mAmB)a,可知,可知 A、 B 两物体的加速度向右两物体的加速度向右.隔离物体隔离物体 A,通过受力分析可知,通过受力分析可知, B 对对 A 的摩擦力的摩擦力 F2向右, 而向右, 而 A 向右运动, 由向右运动, 由 WFl 可知,可知, F
10、2对对 A 做正功;做正功;A 对对 B 的摩擦力的摩擦力 F1向左,故向左,故 F1对对 B 做做 负功,故负功,故 A 正确正确. 答案:答案:A 主题主题 2 功能关系及能量功能关系及能量守恒定律的应用守恒定律的应用 1.一个物体能够对外做功, 就说它具有能量一个物体能够对外做功, 就说它具有能量.能量的具能量的具 体值往往无多大意义,我们关心的大多是能量的变化量体值往往无多大意义,我们关心的大多是能量的变化量. 能量的转化是通过做功来实现的,某种力做功往往与某能量的转化是通过做功来实现的,某种力做功往往与某 一具体的能量变化相联系,即所谓的功能关系一具体的能量变化相联系,即所谓的功能关
11、系.常见力做常见力做 功与能量转化的对应关系可用下图表示:功与能量转化的对应关系可用下图表示: 2.功是能量转化的量度:某种力做了多少功,一定伴功是能量转化的量度:某种力做了多少功,一定伴 随多少相应的能量发生了转化随多少相应的能量发生了转化. 3.能量转化与守恒定律:能量转化与守恒定律:E减 减E增增. 4.能量守恒是无条件的, 利用它解题一定要明确在物能量守恒是无条件的, 利用它解题一定要明确在物 体运动的过程中有几种形式的能在相互转化,哪些形式体运动的过程中有几种形式的能在相互转化,哪些形式 的能在减少,哪些形式的能在增加的能在减少,哪些形式的能在增加. 5.系统内一对滑动摩擦力所做的总
12、功系统内一对滑动摩擦力所做的总功 W总 总fs相对相对, 其绝对值等于接触面之间摩擦产生的内能其绝对值等于接触面之间摩擦产生的内能. 【典例【典例 2】 如图所示,光滑曲面如图所示,光滑曲面 AB 与水平面与水平面 BC 平滑连接于平滑连接于 B 点,点, BC 右端连接内壁光滑、 半径为右端连接内壁光滑、 半径为 r 的的1 4细 细 圆管圆管 CD, 管口, 管口 D 端正下方直立一根劲度系数为端正下方直立一根劲度系数为 k 的轻弹的轻弹 簧,轻弹簧一端固定,另一端恰好与管口簧,轻弹簧一端固定,另一端恰好与管口 D 端平齐端平齐.质量质量 为为m的滑块在曲面上距的滑块在曲面上距BC高度为高
13、度为2r处由静止开始下滑,处由静止开始下滑, 滑块与滑块与 BC 间的动摩擦因数间的动摩擦因数 1 2,进入管口 ,进入管口 C 端时与圆端时与圆 管恰好无作用力,通过管恰好无作用力,通过 CD 后压缩弹簧,在压缩弹簧过程后压缩弹簧,在压缩弹簧过程 中滑块速度最大时弹簧的弹性势能为中滑块速度最大时弹簧的弹性势能为 Ep.求:求: (1)滑块到达)滑块到达 B 点时的速度大小点时的速度大小 vB; (2)水平面)水平面 BC 的长度的长度 s; (3)在压缩弹簧过程中滑块的最大速度)在压缩弹簧过程中滑块的最大速度 vm. 解析:解析: (1)滑块在曲面的下滑过程,由动能定理得)滑块在曲面的下滑过
14、程,由动能定理得 mg 2r1 2mv 2 B, , 解得解得 vB2 gr. (2)在)在 C 点,滑块与圆管之间恰无作用力,则点,滑块与圆管之间恰无作用力,则 mg mv 2 C r , 解得解得 vC gr. 滑块从滑块从 A 点运动到点运动到 C 点过程,由动能定理得点过程,由动能定理得 mg 2rmgs1 2mv 2 C, , 解得解得 s3r. (3)设在压缩弹簧过程中速度最大时,滑块离)设在压缩弹簧过程中速度最大时,滑块离 D 端端 的距离为的距离为 x0, 此时此时 kx0mg, 解得解得 x0mg k ; 滑块由滑块由 C 运动到距离运动到距离 D 端端 x0处的过程中,由能
15、量守处的过程中,由能量守 恒得恒得 mg(rx0)1 2mv 2 m 1 2mv 2 C Ep, 联立解得联立解得 vm 3gr2mg 2 k 2Ep m . 答案:答案: (1)2 gr (2)3r (3) 3gr2mg 2 k 2Ep m 2.(多选)(多选)如图所示,质量为如图所示,质量为 m 的物体的物体 在水平传送带上由静止释放, 传送带由电动在水平传送带上由静止释放, 传送带由电动 机带动,始终保持以速率机带动,始终保持以速率 v 匀速运动,物体与传送带间匀速运动,物体与传送带间 的动摩擦因数为的动摩擦因数为 , 物体过一会儿能保持与传送带相对静, 物体过一会儿能保持与传送带相对静
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