《机械能守恒定律及其应用》优课一等奖课件.pptx

1、高三总复习高三总复习 必修必修2 第五章第五章 机械能守恒定律机械能守恒定律 5、4 机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用 第一课时第一课时高中物理学主要解决：高中物理学主要解决： 物体的受力、运动、功能转化等力学问题物体的受力、运动、功能转化等力学问题力力运动运动做功做功牛顿运动定律牛顿运动定律 结合运动学公式结合运动学公式定律结合运动学公式功能关系功能关系力力能量能量能量能量重力重力势能动能弹力弹性势能动能摩擦力内能动能电场力电势能动能磁场力电能动能不同的力做功伴随不同形式的能量转化不同的力做功伴随不同形式的能量转化三维目标：三维目标：1、知识与技能、知识与技能（1）理解重力势能。

2、知道重力势能的变化与）理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系重力做功的关系 （2）知道什么是机械能，知道物体的动能和）知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；势能可以相互转化；（2）理解机械能守恒定律的内容，知道它的）理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件；含义和适用条件；（3）在具体问题中，能判定机械能是否守恒）在具体问题中，能判定机械能是否守恒并能列出机械能守恒的方程式。并能列出机械能守恒的方程式。2、过程与方法、过程与方法 学会在具体的问题中判定物体的机械能是否学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒；守恒；3、情感、态度与价值观：、情感、态度与价值观：

3、 通过机械能守恒的教学，使学生树立科学通过机械能守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题。问题。 本节知识内容要求教学重点：教学重点： 1.掌握机械能守恒定律的推导、建掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容；立过程，理解机械能守恒定律的内容； 2.在具体的问题中能判定机械能是在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式。否守恒，并能列出定律的数学表达式。教学难点：教学难点： 1.从能的转化和功能关系出发理解从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件；机械能守恒的条件； 2.能正确判断研

4、究对象在所经历的能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物过程中机械能是否守恒，能正确分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能判断物体所具有的重力势能本节知识内容要求 模型建立模型建立问题变化问题变化 如图所示，小球质量为如图所示，小球质量为m，自弹簧上端竖直高度为自弹簧上端竖直高度为h处的处的A点点由静止下落，到达由静止下落，到达C点时速度为点时速度为0，B、C间距为间距为x，则此过程中：，则此过程中：（1）、小球重力做功是多少？小）、小球重力做功是多少？小球重力势能如何变化？变化量是球重力势能如何变化？变化量是多

5、少？多少？（2）、弹簧对小球的弹力做正功）、弹簧对小球的弹力做正功还是负功？弹簧的弹性势能是增还是负功？弹簧的弹性势能是增大还是减小？大还是减小？源于生活源于生活相关知识点迁延相关知识点迁延1.概念概念 地球上的物体由于受到重力的作用而具有跟它的高度有关的能，叫重力势能地球上的物体由于受到重力的作用而具有跟它的高度有关的能，叫重力势能.2.表达式表达式 EP=mgh3.矢量性矢量性 重力势能是标量，但有正，负，其意义是表示物体的重力势能比它在参考面上大还是小，这与功的正，重力势能是标量，但有正，负，其意义是表示物体的重力势能比它在参考面上大还是小，这与功的正，负的物理意义不同负的物理意义不同.

6、4.特点（特点（1）系统性：重力势能是物体和地球共有的）系统性：重力势能是物体和地球共有的. （2）相对性：重力势能的大小与参考平面的选择有关。重）相对性：重力势能的大小与参考平面的选择有关。重 力势能的变化是绝对的，与参考平面的选力势能的变化是绝对的，与参考平面的选取无关取无关.5.重力做功的特点：重力做功的特点： 物体运动时，重力对物体做的功只跟它的初物体运动时，重力对物体做的功只跟它的初, 末位置有关，而与运动的末位置有关，而与运动的 路径无关，等于重力路径无关，等于重力乘以高度差乘以高度差 W=mgh.6.重力做功与重力势能的变化的关系：重力做多少正（负）功，重力势能就减少（增加）多少

7、重力做功与重力势能的变化的关系：重力做多少正（负）功，重力势能就减少（增加）多少 WG=-EP.重力做功重力做功-重力势能重力势能1.定义：物体由于发生弹性形变而具有的能定义：物体由于发生弹性形变而具有的能2.大小：形变量和劲度系数有关。大小：形变量和劲度系数有关。3.弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做功与弹性势能变化的关系： 弹力做正（负）功，弹性势能减少（增加）。形变为零，弹性弹力做正（负）功，弹性势能减少（增加）。形变为零，弹性势能为零势能为零弹力做功弹力做功-弹性势能弹性势能知识回顾知识回顾1.机械能：动能和势能统称为机械能。机械能：动能和势能统称为机械能。E=EK+EP2.特点：标

8、量，具有相对性特点：标量，具有相对性3.机械能守恒定律内容：在只有重力或弹力做功的情况下，物机械能守恒定律内容：在只有重力或弹力做功的情况下，物体系统内的动能和势能相互转化，机械能的总量保持不变。体系统内的动能和势能相互转化，机械能的总量保持不变。4.条件：条件： （1）物体只受重力或弹簧弹力的作用（受力角度）物体只受重力或弹簧弹力的作用（受力角度）（2）物体或系统受重力或弹簧弹力之外还受其力，但其它力）物体或系统受重力或弹簧弹力之外还受其力，但其它力不做功或做功之和为零；（做功角度）不做功或做功之和为零；（做功角度）（3）对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能相）对某一系统，物体间只

9、有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的传递，机械能也没有互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能转变成其他形式的能(如没有内能产生如没有内能产生)，则系统的机械能守，则系统的机械能守恒恒.（能量转化的角度）（能量转化的角度）机械能机械能-机械能守恒机械能守恒知识回顾知识回顾5、表达式、表达式：（1）系统初状态的总机械能等于末状态的总机械能）系统初状态的总机械能等于末状态的总机械能.守恒角度守恒角度注意零势面注意零势面（2）物体（或系统）变化的势能等于物）物体（或系统）变化的势能等于物 体（或系统）变化的动能体（或系统）变化的动能转化角度转化

10、角度（3）系统内）系统内A变化的机械能等于变化的机械能等于B变化的机械能变化的机械能转移角度转移角度问题问题2：在同一高度在同一高度,将物体以初速度将物体以初速度v0向不同方向不同方向抛出向抛出,从抛出到落地的过程中，重力的从抛出到落地的过程中，重力的做功是否一样？物体减少的重力势能是否做功是否一样？物体减少的重力势能是否一样？物体的机械能是否守恒？应当进行一样？物体的机械能是否守恒？应当进行怎样的理想处理？怎样的理想处理？应用巩固应用巩固源于生活源于生活模型建模型建立立问题问题1：一物体从一物体从h高处自由下落，高处自由下落，到落地过程中，重力做功到落地过程中，重力做功多少？物体减少的重力势

11、多少？物体减少的重力势能是多少？物体的机械能能是多少？物体的机械能是否守恒？是否守恒？问题变问题变化化知识迁延知识迁延问题问题3：（：（2013年新疆卷）目前，在地球周围有许多人造年新疆卷）目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且地球卫星绕着它转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和薄气体阻力的作用，则下列判断正确的只受到地球引力和薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是（是（ ）A.卫星的动能逐渐减小卫星的动能逐渐减小 B.由于地球引力做正功，引

12、力势能一定减小由于地球引力做正功，引力势能一定减小C.由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变变D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 问题问题4：如下图所示，三面光滑的斜劈：如下图所示，三面光滑的斜劈放在水平面上，物块由静止沿斜劈下滑，放在水平面上，物块由静止沿斜劈下滑，则（则（ ）A物块动能增加，重力势能减少物块动能增加，重力势能减少B斜劈的动能为零斜劈的动能为零C物块的动能和重力势能总量不变物块的动能和重力势能总量不变D系统的机械能总量不变系统的机械能总量不变 模型建立模型建立问题变化

13、问题变化 如图所示，小球质量为如图所示，小球质量为m，自弹簧上端竖直高度为自弹簧上端竖直高度为h处的处的A点点由静止下落，到达由静止下落，到达C点时速度为点时速度为0，B、C间距为间距为x，则此过程中：，则此过程中：（1）、小球重力做功是多少？小）、小球重力做功是多少？小球重力势能如何变化？变化量是球重力势能如何变化？变化量是多少？多少？（2）、弹簧对小球的弹力做正功）、弹簧对小球的弹力做正功还是负功？弹簧的弹性势能是增还是负功？弹簧的弹性势能是增大还是减小？大还是减小？源于生活源于生活相关知识点迁延相关知识点迁延应用巩固应用巩固知识迁延知识迁延在上述问题中，小球自在上述问题中，小球自A落至落

14、至C的过程中能否说明小球的受力变的过程中能否说明小球的受力变化情况？各力的做功情况？物体能量的转化情况？牵涉到了那化情况？各力的做功情况？物体能量的转化情况？牵涉到了那些物体？机械能守恒吗？应当怎样表述？些物体？机械能守恒吗？应当怎样表述？（2011年新疆卷年新疆卷 ）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是动员可视为质点，下列说法正确的是( ） A运动员到达最低点前重力势能始终减小运动员到达最低点前重

15、力势能始终减小 B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加 C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关还可以拓还可以拓展哪些实展哪些实例，机械例，机械能守恒吗？能守恒吗？高三总复习高三总复习 必修必修2 第五章第五章 机械能守恒定律机械能守恒定律 5、4 机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用 第二课时第二课时1.考查重难点： 机械能守恒定律的适用条件、多

16、个研究对象选择，结合其它章节的知识，结合实际问题的应用会比较难及表达式的书写。2.考查能力： 理解推理能力，分析综合能力，。3.考查形式： 选择，计算。本节知识内容要求机械能守恒的判断：机械能守恒的判断：1）物体只受重力或弹簧弹力的作用（受力角度）物体只受重力或弹簧弹力的作用（受力角度）2）物体或系统受重力或弹簧弹力之外还受其力，但其它力不）物体或系统受重力或弹簧弹力之外还受其力，但其它力不做功或做功之和为零；（做功角度）做功或做功之和为零；（做功角度）3）若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其）若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能他形式的能(如没有内能产生

17、如没有内能产生)的转化的转化,则物体系统机械能守恒则物体系统机械能守恒.（能量转化的角度）（能量转化的角度）（各举一个实例模型的例子）（各举一个实例模型的例子）注意：对碰撞等问题一般机械能不守恒，除非题目说明或暗示注意：对碰撞等问题一般机械能不守恒，除非题目说明或暗示对守恒的理对守恒的理 解解表达式：表达式：（1）系统初状态的总机械能等于末状态的总机械能）系统初状态的总机械能等于末状态的总机械能.zxxkw（2）物体（或系统）变化的势能等于物）物体（或系统）变化的势能等于物 体（或系统）体（或系统）变化的动能变化的动能（3）系统内）系统内A变化的机械能等于变化的机械能等于B变化的机械能变化的机

18、械能注意零势面注意零势面转化角度转化角度转移角度转移角度守恒角度守恒角度 例例2、在离地面高、在离地面高h的地方，以的地方，以0的速度的速度水平水平抛出一石块，抛出一石块，若空气阻力不计，求石块刚落至地面时速度的大小若空气阻力不计，求石块刚落至地面时速度的大小解：对石块，解：对石块， 从被抛出到刚落至地面，只有重力做功，从被抛出到刚落至地面，只有重力做功， 选地面为零势能面选地面为零势能面由机械能守恒定律有：由机械能守恒定律有： mv0 + mgh = mv 2受力分析受力分析3恰当选参考平面确定初恰当选参考平面确定初状态和末状态的机械能状态和末状态的机械能4建方程建方程v = v0+2gh1

19、找对象找对象判断是否满足机械能守恒条件判断是否满足机械能守恒条件V0 hGGv例题精讲： 步骤的应用步骤的应用2、应用机械能守恒定律解题的思路、应用机械能守恒定律解题的思路 (1)选取研究对象(单个物体或多个物体组成的系统或系统内有弹簧).(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况，明确各力做功情况，判断机械能是否守恒.(3)选取零势能面，确定研究对象在始，末始状态的机械能.(4)根据机械能守恒定律列方程，进行求解.机械能守恒的应用机械能守恒的应用建立机械能守恒模型建立机械能守恒模型如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是A甲图中，物体甲图中，

20、物体A将弹簧压缩的过程中，将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒机械能守恒B乙图中，乙图中，A置于光滑水平面，物体置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒机械能守恒C丙图中，不计任何阻力时丙图中，不计任何阻力时A加速下落，加速下落，B加速上升过程中，加速上升过程中，A、B系统机械能守恒系统机械能守恒 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，小球的机械能守恒还有那些你已知的模型，机械能守恒？还有那些你已知的模型，机械能守恒？例3. 如图从离地高为h的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体，它上升 H后又返回下

21、落，最后落在地面上，则下列说法中正确的是（不计空气阻力，以地面为参考面）（ ）A物体在最高点时机械能为mg(H+h);B物体落地时的机械能为mg(H+h)+ mv2/2C物体落地时的机械能为mgh+mv2/2D物体在落回过程中，经过阳台时 的机械能为mgh+mv2/2 对守恒的理解对守恒的理解2-8-5提问：若以桌面为参考平面时，则表达式会变提问：若以桌面为参考平面时，则表达式会变为？为？ACD时间时间5分钟分钟【例例2】一条长为一条长为L的均匀链条，放在光滑水平桌面上，的均匀链条，放在光滑水平桌面上，链条的一半垂于桌边，如图所示链条的一半垂于桌边，如图所示现由静止开始使链现由静止开始使链条自

22、由滑落，当它全部脱离桌面时的速度为多大条自由滑落，当它全部脱离桌面时的速度为多大? 【解析解析】设链条总质量为，由于链条均匀，因此对设链条总质量为，由于链条均匀，因此对链条所研究部分可认为其重心在它的几何中心，选取链条所研究部分可认为其重心在它的几何中心，选取桌面为零势能面，则初、末状态的机械能分别为：桌面为零势能面，则初、末状态的机械能分别为：初态：初态：末态：末态：典例剖析典例剖析单物体守恒单物体守恒典例剖析典例剖析系统守恒系统守恒例题例题1.如图，质量为如图，质量为m的木块放在光滑的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边光滑的的水平桌面上，用轻绳绕过桌边光滑的定滑轮与质量为定滑轮与质量

23、为2m的砝码相连，让绳的砝码相连，让绳拉直后使砝码从静止开始下降拉直后使砝码从静止开始下降h的距离的距离时砝码未落地，木块仍在桌面上，这时时砝码未落地，木块仍在桌面上，这时砝码的速率为多少？砝码的速率为多少？解析：对木块和砝码组成的系统内只有重力势能和动能解析：对木块和砝码组成的系统内只有重力势能和动能的转化，故机械能守恒，以砝码末位置所在平面为参的转化，故机械能守恒，以砝码末位置所在平面为参考平面，由机械能守恒定律得：考平面，由机械能守恒定律得：7如图小球如图小球AB质量分别是质量分别是m、2m.通通过轻绳跨在半径为过轻绳跨在半径为R光滑的半圆曲面上光滑的半圆曲面上。由静止释放。求小球。由静

24、止释放。求小球A刚到半圆顶端刚到半圆顶端时的速度时的速度？解析：对两球组成的系统，在运动过程中解析：对两球组成的系统，在运动过程中, 只有重力势只有重力势能和动能转化，机械能守恒，选取初位置所在平面为参能和动能转化，机械能守恒，选取初位置所在平面为参考平面，由机械能守恒定律得：考平面，由机械能守恒定律得：系统机械能守恒系统机械能守恒 (学生练习5分钟）例题4.（08全国18）如右图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球a和b.a球质量为m,静置于地面；b球质量为3m,用手托往,高度为h,此时轻绳刚好拉紧.从静止开始释放b后,a可能达到的最大高度为多少？ 分析：b落地前a

25、,b系统机械能守恒，b落地后，a物体机械能守恒解 ：方法一 转化的观点以A,B系统为研究对象 3mgh-mgh=1/2(3m+m)v2以A为研究对象 1/2mv2=mgL 方法二 转移的观点以A,B系统为研究对象 3mgh-1/2(3m)v2=mgh+1/2mv2以A为研究对象 1/2mv2=mgL 借借 题题 发发 挥挥 (1)机械能守恒定律是一种机械能守恒定律是一种“能能能转化能转化”关系，其守恒是有条件的，因此，应用时首先要对研究关系，其守恒是有条件的，因此，应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。 (2)如果系统如果系统

26、(除地球外除地球外)只有一个物体，用守恒观点列方程较方便；对于由两个或两个以上只有一个物体，用守恒观点列方程较方便；对于由两个或两个以上物体组成的系统，用转化或转移的观点列方程较简便。物体组成的系统，用转化或转移的观点列方程较简便。5、4 机械能守恒定律机械能守恒定律及其应用及其应用第三课时第三课时高三总复习高三总复习 必修必修2 zxxk 第五章第五章 机械能守恒定律机械能守恒定律1.考查重难点： 机械能守恒定律的适用条件、多个研究对象选择，结合其它章节的知识，结合实际问题的应用会比较难及表达式的书写。2.考查能力： 理解推理能力，分析综合能力，。3.考查形式： 选择，计算。本节知识内容要求

27、表达式的练习（表达式的练习（8分钟）分钟）3. 如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角=30，另一边与地面垂直，顶，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定轮，两端分别与物块上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定轮，两端分别与物块A和和B连结，连结，A的质量的质量为为4m，B的质量为的质量为m，开始时将，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下沿斜面下滑而滑而B上升。物块上升。物块A与斜面间无摩擦。设当与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑沿斜面下滑S 距离后，细线突然断距离后，细线突然断了。求物块了。求物块B上

28、升离地的最大高度上升离地的最大高度H.=30BA问：问：1、各个过程，选谁为研究对象？、各个过程，选谁为研究对象？2、各个过程个体、系统的机械、各个过程个体、系统的机械能是否守恒？那个位置为初、末能是否守恒？那个位置为初、末态态3、如何列守恒方程求解？、如何列守恒方程求解？质量别为m和M(其中M=2m)的两个小球P和Q,中间用轻质杆固定连接,在杆的中点O处有一个固定转轴,如图所示.现在把杆置于水平位置后自由释放,在Q球顺时针摆动到最低位置的过程中,下列有关能量的说法正确的是A,Q球的重力势能减少，动能增加，Q球和地球组成的系统机械能守恒。B，P球的重力势能和动能都在增加，所以P球和地球组成的系统机械能不守恒。C，P球和Q球，地球组成的系统机械能守恒。D， P球和Q球，地球组成的系统机 械能不守恒