人教版高中物理《机械能守恒定律》优秀1课件.ppt

1、第一页，共22页。教学目标教学目标知识与技能知识与技能1.在具体问题中，能判定机械能是否守恒，然后使用机械能守恒定律求解在具体问题中，能判定机械能是否守恒，然后使用机械能守恒定律求解实际问题。实际问题。2.在多过程或连接体中加深理解机械能守恒定律的内容，熟悉机械能守恒在多过程或连接体中加深理解机械能守恒定律的内容，熟悉机械能守恒定律的两种表达形式。定律的两种表达形式。过程与方法过程与方法通过练习两个物体的能量相互转移和相互转化，理解机械能守恒定律通过练习两个物体的能量相互转移和相互转化，理解机械能守恒定律情感态度价值观情感态度价值观机械能守恒定律是力学的重要基础之一，由于它与实际生产、生活联系

2、密切，因机械能守恒定律是力学的重要基础之一，由于它与实际生产、生活联系密切，因此一直是高考的重点和热点。常以生产实际、现实生活为背景，与受力分析、平此一直是高考的重点和热点。常以生产实际、现实生活为背景，与受力分析、平抛运动、圆周运动、牛顿运动定律等结合出现在综合题中抛运动、圆周运动、牛顿运动定律等结合出现在综合题中!2第二页，共22页。问题反馈问题反馈1.动能和重力势能，弹性势能之间的转化是通过什么来实现的动能和重力势能，弹性势能之间的转化是通过什么来实现的呢？呢？2.轻弹簧轻弹簧连接系统中机械能守恒问题怎么处理弹性势能问题变连接系统中机械能守恒问题怎么处理弹性势能问题变化有无。化有无。3第

3、三页，共22页。在只有在只有重力做功重力做功的物体系统内，的物体系统内，动能与重力势能动能与重力势能可以互相转化，可以互相转化，而总的机械能保持不变。而总的机械能保持不变。在只有在只有弹力做功弹力做功的物体系统内，的物体系统内，动能与弹性势能动能与弹性势能可以互相转化，可以互相转化，总的机械能也保持不变。总的机械能也保持不变。v三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律第四页，共22页。1.内容：内容：在只有在只有重力重力或或弹力弹力做功的物体系统内做功的物体系统内,动能和势能可以互相转化，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持而总的机械能保持不变不变。条件条件1.动能增加，势能一定减小，动能增加

4、，势能一定减小，且动能且动能增加量增加量等于势能等于势能减小量减小量。2.动能减小，势能一定增加，动能减小，势能一定增加，且动能且动能减小量减小量等于势能等于势能增加量增加量。三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律第五页，共22页。已知A、B的质量均为m，C的质量为M（M2m），细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。取最低点的重力势能为0动能与弹性势能可以互相转化，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升。EK2+EP2=EK1+EP1 即E2=E13恰当选参考平面确定初状态和末状态的机械能通过练习两个物体的能量相互转移和相互转化，理解机械能守恒定律只受重力作

5、用（如自由落体、平抛运动）做功情况怎样？如图所示,细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m,且Mm,不计摩擦,系统由静止开始运动过程中()例1：下列几种情况中，机械能一定守恒的是：（）动能和重力势能，弹性势能之间的转化是通过什么来实现的呢？动能和势能可以互相转化，2机械能守恒定律的应用（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解。系统机械能守恒的应用mgh2+mv22/2=mgh1+mv12/2轻弹簧连接系统中机械能守恒问题怎么处理弹性势能问题变化有无。小球运动的初末状态的机械能怎么确定？除重力外还受其它力，但其它力不做功（如物体沿光滑斜面运动）EK2+EP2=EK1+EP1 即即E2=E1Ek减减=Ep增

6、增mgh2+mv22/2=mgh1+mv12/22、表达式：、表达式：守恒观点守恒观点转化观点转化观点EA=-EB转移观点转移观点三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律第六页，共22页。3成立的条件：成立的条件：只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功 只受重力作用（只受重力作用（如如自由落体、平抛运动）自由落体、平抛运动）除重力外还受其它力，但其它力不做功（除重力外还受其它力，但其它力不做功（如如物体沿光物体沿光滑斜面运动）滑斜面运动）4.适用对象适用对象：单个质点、多个物体组成的系统单个质点、多个物体组成的系统三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律第七页，共22页。例例1：下列几种情况中，机械能：

7、下列几种情况中，机械能一定守恒的是：（一定守恒的是：（）A.做匀速（做匀速（F合合=0=0）直线运动的）直线运动的物体物体 B.水平抛出的物体（不计空气水平抛出的物体（不计空气阻力）阻力）C.固定光滑曲面上运动的物固定光滑曲面上运动的物 体体D.物体以物体以0.8g的加速度竖直的加速度竖直 向上做匀减速运动向上做匀减速运动F合合=0 ，则合外力做功为零，则合外力做功为零，动能不变，势能不一定不变动能不变，势能不一定不变(如竖直方向运动），故机如竖直方向运动），故机械能可能变化，械能可能变化，A错。错。解析：解析：只有重力做功，故只有重力做功，故B对。对。虽受支持力，但支持力不做虽受支持力，但支

8、持力不做功，故功，故C对对可判定物体受阻力作用且阻可判定物体受阻力作用且阻力做功了，故力做功了，故D错错第八页，共22页。例例2：在离地面高：在离地面高h的地方，以的地方，以v0的速度水平抛出一石块，若的速度水平抛出一石块，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：2 2受力分析受力分析3 3恰当选参考平面确定初状态恰当选参考平面确定初状态和末状态的机械能和末状态的机械能4 4建方程建

9、方程1 1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 hGGv2201122mvmghmv202vvgh第九页，共22页。5、应用机械能守恒定律解题的一般步骤、应用机械能守恒定律解题的一般步骤（1 1）确定）确定研究对象研究对象(物体或系统物体或系统)及研究的过程及研究的过程（2 2）对研究对象进行）对研究对象进行受力分析受力分析，弄清各力在研究过程，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。中的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。（3 3）选取参考平面选取参考平面，确定研究对象在过程中的初始，确定研究对象在过程中的初始 状态和末状态的机械能

10、状态和末状态的机械能(包括动能和势能包括动能和势能)。（4 4）根据机械能守恒定律）根据机械能守恒定律列方程列方程，进行，进行求解求解。三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律第十页，共22页。例例3:把一个小球用细绳悬挂起来，就成把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为为一个摆，摆长为l，最大偏角为，最大偏角为。小球运动到最低位置时的速度是多小球运动到最低位置时的速度是多大？大？OBAl分析：分析：小球摆动过程中：小球摆动过程中：受哪些力？受哪些力？做功情况怎样？做功情况怎样？是否满足机械能守恒的条件？是否满足机械能守恒的条件？小球运动的初末状态的机械能怎么确定？小球运动的初末状态的机械能

11、怎么确定？第十一页，共22页。例例2：在离地面高：在离地面高h的地方，以的地方，以v0的速度水平抛出一石块，若空的速度水平抛出一石块，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：2 2受力分析受力分析3 3恰当选参考平面确定初状态恰当选参考平面确定初状态和末状态的机械能和末状态的机械能4 4建方程建方程1 1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 hGGv22

12、01122mvmghmv202vvgh第十二页，共22页。5、应用机械能守恒定律解题的一般步骤、应用机械能守恒定律解题的一般步骤（1 1）确定）确定研究对象研究对象(物体或系统物体或系统)及研究的过程及研究的过程（2 2）对研究对象进行）对研究对象进行受力分析受力分析，弄清各力在研究过程，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。中的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。（3 3）选取参考平面选取参考平面，确定研究对象在过程中的初始，确定研究对象在过程中的初始 状态和末状态的机械能状态和末状态的机械能(包括动能和势能包括动能和势能)。（4 4）根据机械能守恒定律）根据机

13、械能守恒定律列方程列方程，进行，进行求解求解。三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律第十三页，共22页。例例3:把一个小球用细绳悬挂起来，就把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为成为一个摆，摆长为l，最大偏角为，最大偏角为。小球运动到最低位置时的速度是多大？小球运动到最低位置时的速度是多大？OBAl分析：分析：小球摆动过程中：小球摆动过程中：受哪些力？受哪些力？做功情况怎样？做功情况怎样？是否满足机械能守恒的条件？是否满足机械能守恒的条件？小球运动的初末状态的机械能怎么确定？小球运动的初末状态的机械能怎么确定？第十四页，共22页。只受重力作用（如自由落体、平抛运动）开始时将B按在地面上不

14、动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升。在多过程或连接体中加深理解机械能守恒定律的内容，熟悉机械能守恒定律的两种表达形式。（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解。做功情况怎样？（1）确定研究对象(物体或系统)及研究的过程在只有重力做功的物体系统内，F合=0，则合外力做功为零，动能不变，势能不一定不变(如竖直方向运动），故机械能可能变化，A错。在多过程或连接体中加深理解机械能守恒定律的内容，熟悉机械能守恒定律的两种表达形式。例2：在离地面高h的地方，以v0的速度水平抛出一石块，若空气阻力不计，求石块刚落至地面时速度的大小由机械能守恒定律有：物块A与斜面间无摩擦，设当A沿斜面下滑L距离后，细线突

15、然断了，求物块B上升的最大高度H。例1：下列几种情况中，机械能一定守恒的是：（）由机械能守恒定律有：判断是否满足机械能守恒条件开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升。做功情况怎样？受哪些力？主题二、机械能守恒的应用（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解。OBAlGFT解：对球受力分析。绳的拉力不做功，解：对球受力分析。绳的拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒只有重力做功，机械能守恒取最低点的重力势能为取最低点的重力势能为0 0最高点：最高点：最低点：最低点：由机械能守恒得由机械能守恒得P 1(cos)Em g ll k 10EP 20E2k 212Em vP 1k 1P

16、 2k2EEEE 2(1cos)vgl 所以所以例例3:把一个小球用细绳悬挂起来，就把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为成为一个摆，摆长为l，最大偏角为，最大偏角为。小球运动到最低位置时的速度是多大？小球运动到最低位置时的速度是多大？第十五页，共22页。主题一、轻绳连接系统机械能守恒问题主题一、轻绳连接系统机械能守恒问题例例1.如图所示如图所示,细绳跨过定滑轮悬挂两物体细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和和m,且且Mm,不计摩擦不计摩擦,系统由静止开始运动过程中系统由静止开始运动过程中()AM、m各自的机械能分别守恒各自的机械能分别守恒BM减少的机械能等于减少的机械能等于m增加的机械能增加的

17、机械能CM减少的重力势能等于减少的重力势能等于m增加的重力势能增加的重力势能DM和和m组成的系统机械能守恒组成的系统机械能守恒16第十六页，共22页。例例2，如图所示，质量为，如图所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边光滑的定滑轮与质量为轻绳绕过桌边光滑的定滑轮与质量为M的砝码相连，已知的砝码相连，已知M=2m,让绳拉直后使砝码从静止开始下降让绳拉直后使砝码从静止开始下降h(小于桌高小于桌高)的距离，的距离，木块仍在桌面上，这时砝码的速率为多少？木块仍在桌面上，这时砝码的速率为多少？第十七页，共22页。例例3.如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的

18、倾角如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角=30，另一，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块端分别与物块A和和B连接，连接，A的质量为的质量为4m，B的质量为的质量为m。开始时。开始时将将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沿斜面下滑而沿斜面下滑而B上升。上升。物块物块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L距离后，细线突然距离后，细线突然断了，求物块断了，求物块B上升的最大高度上升的最大高度H。18第十八页，共22页。主题二、机械能守恒的应用主题

19、二、机械能守恒的应用例例4.如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为簧的长度变为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中 A、圆环的机械能守恒、圆环的机械能守恒 B、弹簧弹性势能变化了

20、、弹簧弹性势能变化了 C、圆环下滑到最大距离时，所受合力为零、圆环下滑到最大距离时，所受合力为零 D、圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变、圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 19第十九页，共22页。例例5.如图所示，在竖直方向上如图所示，在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，的轻质弹簧相连，A放放在水平地面上，在水平地面上，B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连，两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连，C放在固定的足够长光放在固定的足够长光滑斜面上。用手按住滑斜面上。用手按住C，使细线恰好伸直但没有拉力，并保证，使细线恰好伸直但没有拉力，并保证ab段的细

21、线竖直、段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行。已知段的细线与斜面平行。已知A、B的质量均为的质量均为m，C的质量为的质量为M（M2m），细线与），细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放C后它沿斜面下后它沿斜面下滑，当滑，当A恰好要离开地面时，恰好要离开地面时，B获得最大速度（获得最大速度（B未触及滑轮，弹簧始终处于未触及滑轮，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度大小为弹性限度内，重力加速度大小为g）。求：）。求：20（1）释放物体）释放物体C之前弹簧的压缩量；之前弹簧的压缩量；（2）物体）物体B的最大速度的最大速度vm；（3

22、）若）若C与斜面的动摩擦因数为与斜面的动摩擦因数为，从释放物体，从释放物体C开始到物体开始到物体A恰好要离开地面时，细线对物恰好要离开地面时，细线对物体体C所做的功。所做的功。第二十页，共22页。拓展拓展例例6.连接小球的轻绳不可伸长，若将小球拉至绳与水平面成连接小球的轻绳不可伸长，若将小球拉至绳与水平面成=300角的位置处由静止释放，求小球到达最低点角的位置处由静止释放，求小球到达最低点C时绳对小时绳对小球的拉力是多大？球的拉力是多大？21第二十一页，共22页。总结总结 系统机械能守恒的应用系统机械能守恒的应用 1.轻绳连接系统机械能守恒问题轻绳连接系统机械能守恒问题 2.轻杆连接系统机械能守恒问题轻杆连接系统机械能守恒问题 3.轻弹簧连接系统机械能守恒问题轻弹簧连接系统机械能守恒问题22第二十二页，共22页。