202X版新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律習(xí)題課機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用課件新人教版必修第二冊(cè)

1、習(xí)題課:機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用探究一探究二探究三隨堂檢測(cè) 機(jī)械能是否守恒的判斷機(jī)械能是否守恒的判斷情景導(dǎo)引如圖所示,左側(cè)兒童站在秋千上,自己用力使秋千越蕩越高,右側(cè)兒童自己不用力,坐在秋千板上來回?cái)[蕩,若忽略一切阻力的影響,哪個(gè)兒童的機(jī)械能是守恒的?為什么?要點(diǎn)提示:右側(cè)兒童的機(jī)械能是守恒的。左側(cè)兒童越蕩越高,機(jī)械能越來越大。右側(cè)兒童只有重力做功,若忽略空氣阻力的影響,蕩起的高度不變化,機(jī)械能是守恒的。探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納機(jī)械能是否守恒的判斷判斷物體的機(jī)械能是否守恒,一般從以下三個(gè)方面入手。1.利用機(jī)械能定義來判定:研究系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能之和有無變化。2.從做功角度判斷(1)單個(gè)物體

2、:除重力外無其他力做功(或其他力對(duì)這個(gè)物體做功之和為零),則物體的機(jī)械能守恒。(2)系統(tǒng):外力中除重力外無其他力做功,內(nèi)力做功之和為零,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。3.從能量轉(zhuǎn)化角度判斷只有系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化、無其他形式能量的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)機(jī)械能守恒。探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例1(多選)如圖所示,細(xì)繩跨過定滑輪懸掛兩物體m0和m,且m0m,不計(jì)摩擦,系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)的過程中()A.m0、m各自的機(jī)械能分別守恒B.m0減少的機(jī)械能等于m增加的機(jī)械能C.m0減少的重力勢(shì)能等于m增加的重力勢(shì)能D.m0和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析:m0下落過程,繩的拉力對(duì)m0做負(fù)功,m0的機(jī)械能

3、減少;m上升過程,繩的拉力對(duì)m做正功,m的機(jī)械能增加,A錯(cuò)誤;對(duì)m0、m組成的系統(tǒng),機(jī)械能守恒,易得B、D正確;m0減少的重力勢(shì)能并沒有全部用于m重力勢(shì)能的增加,還有一部分轉(zhuǎn)變成m0、m的動(dòng)能,所以C錯(cuò)誤。答案:BD探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練1(多選)如圖所示,斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上,現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放,不計(jì)一切摩擦,則在小球從釋放到落至地面的過程中,下列說法正確的是()A.斜劈對(duì)小球的彈力不做功B.斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C.斜劈的機(jī)械能守恒D.小球機(jī)械能的減小量等于斜劈動(dòng)能的增加量解析:小球有豎直方向的位移,所以斜劈對(duì)小球的彈力對(duì)球做負(fù)功,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;

4、小球?qū)π迸膹椓?duì)斜劈做正功,所以斜劈的機(jī)械能增加,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;不計(jì)一切摩擦,小球下滑過程中,小球和斜劈組成的系統(tǒng)中只有動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故B、D選項(xiàng)正確。答案:BD探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)多物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題多物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題情景導(dǎo)引如圖所示,裝置固定在桿恰好水平的位置,然后由靜止釋放,當(dāng)桿到達(dá)豎直位置的過程中,球1的機(jī)械能如何變化?球2機(jī)械能如何變化?兩個(gè)球和桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能如何變化?(忽略空氣等阻力)要點(diǎn)提示:球1的高度和速度都變大,所以機(jī)械能增加。球2下落的過程中需克服桿的阻力做功,所以球2的機(jī)械能減少。整個(gè)系統(tǒng)沒有機(jī)械能與其他形式能的

5、轉(zhuǎn)化,所以系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的。探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納多物體組成的系統(tǒng)問題1.對(duì)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)列守恒方程時(shí)常有兩種表達(dá)形式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或Ek增=Ep減,運(yùn)用式需要選取合適的參考平面,運(yùn)用式無需選取參考平面,只要判斷系統(tǒng)動(dòng)能(或勢(shì)能)的增加量和勢(shì)能(或動(dòng)能)減少量即可。所以處理多物體組成的系統(tǒng)問題用第式較為方便。2.構(gòu)建物體間的速度關(guān)系式和位移關(guān)系式。探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例2如圖所示,質(zhì)量都為m的A、B兩金屬環(huán)用細(xì)線相連后,分別套在兩互成直角的水平光滑細(xì)桿和豎直光滑細(xì)桿上,細(xì)線長(zhǎng)l=0.4 m,今將細(xì)線拉直后使A和B從同一高度上由靜止釋放,求當(dāng)運(yùn)

6、動(dòng)到使細(xì)線與水平方向成30角時(shí),金屬環(huán)A和B的速度。(g取10 m/s2)探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)解析:將A釋放后,在A、B運(yùn)動(dòng)過程中,因?yàn)橄到y(tǒng)的機(jī)械能與其他形式的能量之間沒有相互轉(zhuǎn)化,兩物體機(jī)械能之和是保持不變的。設(shè)當(dāng)兩環(huán)運(yùn)動(dòng)到使細(xì)線與水平方向成30角時(shí),A和B的速度分別為vA、vB,將vA、vB分別沿細(xì)線方向和垂直細(xì)線方向分解,如圖所示,由分析知,它們?cè)谘丶?xì)線方向上的分速度v1和v3相等,所以有vAsin =vBcos 在這一過程中A下降的高度為lsin ,因兩環(huán)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則有探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)規(guī)律方法 由兩個(gè)物體和輕桿(或輕繩)組成的系統(tǒng),若沒有摩擦力和阻力做功時(shí),

7、運(yùn)動(dòng)過程中只有重力勢(shì)能、動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒定律。處理這類問題的方法:(1)找到兩物體的速度關(guān)系,從而確定系統(tǒng)動(dòng)能的變化。(2)找到兩物體上升或下降的高度關(guān)系,從而確定系統(tǒng)重力勢(shì)能的變化。(3)按照系統(tǒng)動(dòng)能的變化等于重力勢(shì)能的變化列方程求解。探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練2如圖所示,在長(zhǎng)為l的輕桿中點(diǎn)A和端點(diǎn)B各固定一質(zhì)量為m的球,桿可繞軸O無摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng),使桿從水平位置無初速度釋放。求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),桿對(duì)A、B兩球分別做了多少功?探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理的應(yīng)用比較機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理的應(yīng)用比較情景導(dǎo)引如圖所示,狗

8、拉雪橇在雪地上由靜止開始先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng),最后停下來。請(qǐng)思考:(1)根據(jù)牛頓第二定律分析此運(yùn)動(dòng)過程,可否將加速和減速過程合并為一個(gè)全過程來考慮?(2)用動(dòng)能定理分析時(shí)比用牛頓第二定律分析有何優(yōu)點(diǎn)?探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)要點(diǎn)提示:(1)加速和減速過程的加速度不同,因此根據(jù)牛頓第二定律分析不能將加速和減速過程合并為一個(gè)全過程來考慮。(2)動(dòng)能定理只考慮合外力做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能,并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過程合并為一個(gè)全過程來處理。探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)知識(shí)歸納動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律的比較 探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例3如圖所示,光滑細(xì)圓管軌道AB部分平直,BC部分

9、是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,C為半圓的最高點(diǎn)。有一質(zhì)量為m,半徑較管道略小的光滑的小球以水平初速度v0射入圓管。(1)若要小球從C端出來,初速度v0應(yīng)滿足什么條件?(2)在小球從C端出來瞬間,對(duì)管壁壓力有哪幾種情況,初速度v0應(yīng)各滿足什么條件?探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)答案:見解析 探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)規(guī)律方法 動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒定律的選擇原則(1)對(duì)單個(gè)物體(包括地球?yàn)橄到y(tǒng))只受重力作用時(shí),動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律均適用,所列方程變形后相同;(2)對(duì)兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律較方便;(3)對(duì)有摩擦力或其他力做功的情況下要用動(dòng)能定理列方程。探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)探究一

10、探究二探究三隨堂檢測(cè)答案:見解析 探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)1.(多選)如圖所示,下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是()A.甲圖中,火箭升空的過程中,若勻速升空機(jī)械能守恒,若加速升空機(jī)械能不守恒B.乙圖中物體勻速運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒C.丙圖中炮彈爆炸前后機(jī)械能守恒D.丁圖中,輕彈簧將A、B兩小車彈開,兩小車組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,兩小車和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)解析:題圖甲中無論火箭勻速上升還是加速上升,由于有推力做功,機(jī)械能增加,因而機(jī)械能不守恒。題圖乙中拉力F做功,機(jī)械能不守恒。題圖丙中,炮彈爆炸過程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,炮彈的機(jī)械能不守恒。題圖丁中,彈簧的彈力做功,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為兩小車的動(dòng)能,兩小車與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。答案:D探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)2.如圖所示,在一長(zhǎng)為2l不可伸長(zhǎng)的輕桿兩端各固定一質(zhì)量為2m與m的小球A、B,系統(tǒng)可繞過輕桿的中點(diǎn)且垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。初始時(shí)輕桿處于水平狀態(tài),無初速度釋放后輕桿轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)輕桿轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí),求小球A的速率。(不計(jì)任何阻力)探究一探究二探究三隨堂檢測(cè)探究一探究二探究三