全優(yōu)粵教版物理必修2課件2019 1 16課件第4章 第4節(jié)

1、物理必修2配粵教版第四節(jié)機(jī)械能守恒定律物理必修2配粵教版1一人用力踢質(zhì)量為1 kg的足球，使球以10 m/s的水平速度飛出，設(shè)人踢球的平均作用力為200N，球在水平方向滾動(dòng)的距離為20 m，則人對(duì)球做功為(g取10 m/s2)()A50 JC4 000 J【答案】AB200 JD6 000 J物理必修2配粵教版【解析】人對(duì)足球做功的過(guò)程只是在踢球的瞬間，球在空中飛行以及在地面上滾動(dòng)的過(guò)程中，都不是人在做功，所以人對(duì)足球做功的過(guò)程就是足球獲得的動(dòng)能根據(jù)動(dòng)能定義式Ek122mv得人對(duì)足球做的功為 50 J.物理必修2配粵教版2在 h 高處，以初速度 v0 向水平方向拋出一個(gè)小球，不計(jì)空氣阻力，小球

2、著地時(shí)速度大小為( )Av0Bv02gh2ghv22ghDv22ghC00【答案】C物理必修2配粵教版3(2017欽南期末)物體在平衡力作用下運(yùn)動(dòng)，下面哪種說(shuō)法正確()A. 物體機(jī)械能不變，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化B. 物體的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能一定變化C機(jī)械能一定不變D如果物體的重力勢(shì)能有變化，那么物體的機(jī)械能一定有變化物理必修2配粵教版【答案】D【解析】物體若做水平勻速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能和勢(shì)能不會(huì)相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能也不變，機(jī)械能也不變，故A、B錯(cuò)誤物體受平衡力，除了重力之外還有另外的力，若重力勢(shì)能變化，則說(shuō)明重力做功，則說(shuō)明另外的力也做了功，物體的機(jī)械能一定變化，故C錯(cuò)誤，D正確物理

3、必修2配粵教版一、機(jī)械能1定義：動(dòng)能與勢(shì)能(包括 重力勢(shì)能和統(tǒng)稱為 機(jī)械能彈性勢(shì)能)2相互轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢(shì)能間能夠相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能和勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化是通過(guò) 重力(或彈力)做功實(shí)現(xiàn)的物理必修2配粵教版飛流直下的瀑布，為什么落差越大，下落的速度就越大？【答案】瀑布下落時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能不斷減小，而動(dòng)能不斷增大；落差越大，重力做功越多，動(dòng)能就越大，即 速度越大物理必修2配粵教版二、機(jī)械能守恒定律1推導(dǎo)過(guò)程研究做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，經(jīng)過(guò)高度為 h1 的 B 點(diǎn)時(shí)速度為 v1，下落到高度為 h2 的 C 點(diǎn)時(shí)速度為 v2，如右圖所示研究從 B 到 C 的這段運(yùn)動(dòng)過(guò)程：由動(dòng)能定理1122mv mv212

4、2W，G由重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系WG mgh1mgh2，112mgh mv2所以 mgh mv 22，2112Ep2_Ek2即 Ep1Ek1.物理必修2配粵教版2內(nèi)容(1)在只有重力做功的情形下，物體的動(dòng)能和勢(shì)能相保持不變互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能彈力做功(2)在只有的情形下，彈性勢(shì)能和動(dòng)能可以保持不變相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能3表達(dá)式E1Ek2Ep2Ek1Ep1或E2.重力彈力4守恒條件：只有做功(或做功)物理必修2配粵教版如果一個(gè)物體所受的合外力為零，其機(jī)械能一定守恒嗎？【答案】不一定，物體所受合外力為零，即合外力做功為 零，物體的動(dòng)能不變，但重力勢(shì)能不一定不變，例如物體在豎 直方向做勻速直線

5、運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外力為零，動(dòng)能不變，但重力勢(shì) 能改變，所以物體的機(jī)械能不守恒物理必修2配粵教版正確理解機(jī)械能守恒定律1研究對(duì)象(1) 當(dāng)只有重力做功時(shí)，可取一個(gè)物體(其實(shí)是物體與地球 構(gòu)成的系統(tǒng))作為研究對(duì)象(2) 當(dāng)物體之間的彈力做功時(shí)，必須將這幾個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象(使這些彈力成為系統(tǒng)內(nèi)力)物理必修2配粵教版2守恒條件(1) 從能量特點(diǎn)看：只有系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，無(wú)其 他形式能量之間(如內(nèi)能)轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒如物體間 發(fā)生相互碰撞、物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又有相互間的摩擦作用 時(shí)有內(nèi)能的產(chǎn)生，機(jī)械能一般不守恒(2) 從機(jī)械能的定義看：動(dòng)能與勢(shì)能之和是否變化如一 個(gè)物體沿斜面勻速(或

6、減速)滑下，動(dòng)能不變(或減小)，勢(shì)能減 小，機(jī)械能減少，一個(gè)物體沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒，沿豎直方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能不守恒物理必修2配粵教版(3)從做功特點(diǎn)看：只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，具體表現(xiàn)在：只受重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)，如：所有做拋體運(yùn)動(dòng)的物 體(不計(jì)阻力)還受其他力，但只有重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)做功，如圖甲、乙所示物理必修2配粵教版甲圖中，如不計(jì)空氣阻力，小球在擺動(dòng)過(guò)程中線的拉力不做功，只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒乙圖中，不計(jì)空氣阻力，球在擺動(dòng)過(guò)程中只有重力和彈簧與球間的彈力做功，球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒但對(duì) 球來(lái)說(shuō)，機(jī)械能不守恒物理必修2配粵教版其他力做功，但做功的代數(shù)

7、和為零，如圖丙、丁所示如圖丙所示，A、B構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略繩的質(zhì)量和繩與滑 輪間的摩擦，在A向下、B向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，F(xiàn)A和FB都做功， 但WAWB0，不存在機(jī)械能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化，則A、 B系統(tǒng)機(jī)械能守恒丁圖中，A、B間及B與接觸面間的摩擦均不計(jì)，A自B上 端自由下滑時(shí)，B沿地面滑動(dòng)中，B對(duì)A的彈力做功，故A的機(jī) 械能不守恒A對(duì)B的彈力做功故B的機(jī)械能不守恒，但A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒物理必修2配粵教版特別提醒：機(jī)械能守恒的條件不是合外力的功等于零，也不是合外力等于零；對(duì)單個(gè)物體從做功的力的特點(diǎn)去分析，對(duì)于物體系統(tǒng)從能量轉(zhuǎn)化角度去分析相對(duì)比較簡(jiǎn)單物理必修2配粵教版例1下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒

8、的敘述正確的是()A做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能一定守恒B做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能可能守恒C合力對(duì)物體做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒D只有重力對(duì)物體做功，物體機(jī)械能一定守恒題眼直擊：正確理解機(jī)械能守恒的條件物理必修2配粵教版解題流程：答案：BD物理必修2配粵教版題后反思：(1)用做功來(lái)判斷：分析物體或系統(tǒng)的受力情況(包括內(nèi)力和外力)，明確各力做功的情況，若對(duì)物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功，沒(méi)有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒(2) 用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判定：若系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化(如系統(tǒng)無(wú)滑動(dòng)摩擦力和介質(zhì)阻力，無(wú)化學(xué)能的釋放，無(wú)電磁感應(yīng)過(guò)程等)，

9、則系統(tǒng)機(jī)械能守恒(3) 對(duì)一些繩子突然繃緊、物體間碰撞等問(wèn)題機(jī)械能一般不守恒，除非題目中有特別說(shuō)明或暗示物理必修2配粵教版1(2018攀枝花期中)如圖所示，斜面固定在水平面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面底端，另一端與小物塊相連，彈簧處 于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于O點(diǎn)，物塊與斜面間有摩擦現(xiàn)將物塊從O點(diǎn)推至A點(diǎn)，撤去推力后物塊由靜止向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)O點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，則()A. 從A運(yùn)動(dòng)到O的過(guò)程，物塊一直做加速運(yùn)動(dòng)B. 增大A、O間的距離，物塊動(dòng)能最大的位置保持不變物理必修2配粵教版C. 物塊從A向O運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈力做功等于物塊機(jī)械能的增加量D. 物塊從O向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能的減少量等于彈性勢(shì) 能和重力勢(shì)

10、能的增加量【答案】B物理必修2配粵教版【解析】彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊處于O點(diǎn)，所以在O點(diǎn)，重力沿斜面的分量等于靜摩擦力，物體從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程，受重力、支持力、彈簧的彈力和滑動(dòng)摩擦力，由于摩擦力平行斜面向下，當(dāng)彈力與摩擦力、重力的分力的和相等時(shí)速度最大從A運(yùn)動(dòng)到O的過(guò)程，物塊先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；由于當(dāng)彈力與摩擦力、重力的分力的和相等時(shí)速度最大，所以該位置與AO之間距離的大小無(wú)關(guān)，故B正確； 物塊從A向O運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈力做功，轉(zhuǎn)化為物塊的機(jī)械能與內(nèi)能，所以彈力做功大于物塊機(jī)械能的增加量，故C錯(cuò)誤；物塊從O向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能的減少量轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能和內(nèi)能，動(dòng)能的減少量大于

11、彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能的增加量，D錯(cuò)誤物理必修2配粵教版機(jī)械能守恒定律的基本應(yīng)用1守恒定律的多種表達(dá)式當(dāng)系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒的條件以后，常見(jiàn)的表達(dá)式有以下 幾種：(1) Ek1Ep1Ek2Ep2，即初狀態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和等 于末狀態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和(2) EkEp或EpEk，即動(dòng)能(或勢(shì)能)的增加量 等于勢(shì)能(或動(dòng)能)的減少量物理必修2配粵教版2應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟(1) 根據(jù)題意選取研究對(duì)象(物體或系統(tǒng))(2) 明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程 中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷機(jī)械能是否守恒 (3)恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的始態(tài)和末態(tài)的機(jī)械能(數(shù)

12、值或表達(dá)式)(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律的不同表達(dá)式列方程，并求解結(jié)果物理必修2配粵教版特別提醒：(1)利用哪種表達(dá)式列機(jī)械能守恒定律的方程要視具體情況而定，千萬(wàn)不要把幾種表達(dá)式混在一起列式(2)第二種表達(dá)式研究的是變化量，不需選擇參考平面，但在具體問(wèn)題中，一定要弄清楚是增加量還是減少量物理必修2配粵教版例 2 如右圖所示，在水平臺(tái)面上的 A 點(diǎn)，一個(gè)質(zhì)量為 m 的物體以初速度 v0 被拋出，不計(jì)空氣阻力，求它到達(dá) B 點(diǎn)時(shí)速度的大小解析：利用機(jī)械能守恒定律解題的一般步驟：(1)明確研究對(duì)象；(2)對(duì)物體進(jìn)行受力分析，研究運(yùn)動(dòng)中各力是否做功，判斷物體的機(jī)械能是否守恒；(3)選取參考平面，確定物體在

13、初、末狀態(tài)的機(jī)械能；(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程求解(選取不同的參考平面，方程式不同，這不影響解題結(jié)果，故參考平面的選取應(yīng)以解題方便為原則)物理必修2配粵教版物體拋出后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受重力作用，機(jī)械能守恒選地1122mv mg(Hh)mv，面為參考面，則 mgH0B22解得 vBv22gh，01122若選桌面為參考面，則mv mv，mgh0B22v22gh.解得 vB0v22gh答案：0物理必修2配粵教版題后反思：解決關(guān)于系統(tǒng)中機(jī)械能守恒的問(wèn)題時(shí)，必須要找準(zhǔn)系統(tǒng)，正確判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒如果系統(tǒng)中發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化，則首先考慮機(jī)械能是否守恒，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題，只需分別表示出系統(tǒng)初、末態(tài)的總

14、機(jī)械能，列出等式即可求解，也可用EA增EB減來(lái)求解物理必修2配粵教版2如圖所示，一小物塊以速度v010m/s沿光滑地面滑行，然后沿光滑的曲面上升到頂部水平的高臺(tái)上，并由高臺(tái)上水平飛出當(dāng)高臺(tái)的高度h多大時(shí)，小物塊飛行的水平距離s最 大？這個(gè)距離是多少？(g取10 m/s2)【答案】當(dāng) h2.5 m 時(shí) s 最大，s5 m 物理必修2配粵教版機(jī)械能守恒定律在多物體系統(tǒng)中的應(yīng)用1對(duì)于多物體組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)物體機(jī)械能不一定守恒，但系統(tǒng)的機(jī)械能可能守恒若系統(tǒng)未與外界發(fā)生機(jī)械能交換，只是系統(tǒng)內(nèi)各物體間動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，則系 統(tǒng)中總的機(jī)械能守恒物理必修2配粵教版2表達(dá)式(1) Ek1Ep1Ek2

15、Ep2，即系統(tǒng)各物體初狀態(tài)的動(dòng)能與 勢(shì)能之和等于末狀態(tài)各物體的動(dòng)能與勢(shì)能之和(2) EAEB.即A物體機(jī)械能的增加量等于B物體機(jī)械 能的減少量(3) Ek總Ep總或Ep總Ek總，即系統(tǒng)中總的勢(shì) 能減少量等于系統(tǒng)內(nèi)各物體動(dòng)能的增加量，反之亦然物理必修2配粵教版特別提醒：(1)系統(tǒng)內(nèi)物體間若沒(méi)有滑動(dòng)摩擦力、打擊、碰撞、繩子繃緊等機(jī)械能損失的因素，只有動(dòng)能與勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機(jī)械能是守恒的(2)應(yīng)用表達(dá)式(1)時(shí)應(yīng)注意參考平面必須統(tǒng)一，而用表達(dá)式(2)(3)列方程時(shí)，不需選取參考平面物理必修2配粵教版例 3 如右圖所示，物體 A 和 B 系在跨過(guò)定滑輪的細(xì)繩兩端，物體 A 的質(zhì)量 mA1.5kg，

16、物體 B 的質(zhì)量 mB1 kg.開(kāi)始時(shí)把 A 托起， 使 B 剛好與地面接觸，此時(shí)物體 A 離地高度為h1 m放手讓 A 從靜止開(kāi)始下落，g 取 10 m/s2，求：(1) 當(dāng) A 著地時(shí)，A 的速度多大？(2) 物體 A 落地后，B 還能上升多高？題眼直擊：A、B 構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒物理必修2配粵教版解題流程：(1)在 A 從靜止開(kāi)始下落的過(guò)程中，繩的拉力對(duì)A 做負(fù)功，對(duì) B 做正功正、負(fù)功大小相等，總和為零，所以對(duì) A、B 組成的系統(tǒng)而言，繩子的拉力不做功，只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒物理必修2配粵教版(2)A 落地后，B 以 2m/s 的初速度做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中 B 的機(jī)械能守恒

17、，設(shè)它能達(dá)到的最大高度為 h，則答案：(1)2 m/s (2)0.2 m題后反思：由兩個(gè)或兩個(gè)以上物體組成的系統(tǒng)中，雖然每個(gè)物體的機(jī)械能不守恒，但若系統(tǒng)的總機(jī)械能守恒，仍可對(duì)系統(tǒng)用機(jī)械能守恒定律求解物理必修2配粵教版3如圖所示，斜面的傾角30，另一邊與地面垂直，高為 H，斜面頂點(diǎn)上有一定滑輪，物塊 A 和 B 的質(zhì)量分別為m1 和 m2，通過(guò)輕而柔軟的細(xì)繩連接并跨過(guò)定滑輪開(kāi)始時(shí)兩物塊都位于與地面垂直距離為1的位置上，釋放兩物塊后，AH2沿斜面無(wú)摩擦地上滑，B 沿斜面的豎直邊下落若物塊 A 恰好能達(dá)到斜面的頂點(diǎn)，試求 m1 和 m2 的比值滑輪的質(zhì)量、半徑和摩擦均可忽略不計(jì)【答案】12 物理必修2配粵教版【解析】設(shè) B 剛下落到地面時(shí)速度為 v，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得HH12(m m )v ，m gm gsin 302112222A 物體以 v 上滑到頂點(diǎn)過(guò)程中機(jī)械能守恒，HH12m v sin 30m g，11222m1由得m 12.2物理必修2配粵教版綜合拓展提高游樂(lè)場(chǎng)的過(guò)山車(chē)的運(yùn)行過(guò)程可以抽