,歡迎進入物理課堂,2020/4/26,第四節(jié)機械能守恒定律,2020/4/26,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓練,課前自主學案,第四節(jié)機械能守恒定律,課標定位,2020/4/26,課標定位學習目標：1.知道什么叫機械能及動能與勢能間的相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的2會正確推導自由落體運動過程中的機械能守恒定律并理解機械能守恒定律的含義及適用條件3能準確判斷具體的運動過程中機械能是否守恒并能熟練應用機械能守恒定律分析解決有關問題重點難點：應用機械能守恒定律分析解決實際問題,2020/4/26,課前自主學案,一、動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化1在機械運動范圍內(nèi)，物體所具有的動能和勢能(重力勢能和彈性勢能)統(tǒng)稱為_，物體的動能和勢能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的2動能與勢能間的相互轉(zhuǎn)化是通過_或_做功來實現(xiàn)的,機械能,重力,彈力,2020/4/26,思考感悟1飛機起飛需要達到一定的速度，因而需要一條長長的跑道，使飛機在跑道上加速前進獲得起飛速度，可是在航空母艦上不可能有很長的跑道，為此專門設計了一種彈射裝置，將飛機以某一速度彈射出去，再經(jīng)短距離加速就可以達到起飛速度如圖441所示，彈射裝置是怎么使飛機獲得一定的初速度的呢？提示：彈射器和飛機相互作用過程中，彈射器的彈性勢能轉(zhuǎn)化為飛機的動能，從而使飛機獲得一定的初速度,圖441,2020/4/26,二、機械能守恒定律的理論推導1內(nèi)容：在只有_做功的情形下，物體的_和_發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而機械能的總量保持不變這個結(jié)論叫做機械能守恒定律,重力,動能,重力勢能,圖442,2020/4/26,2機械能守恒定律的導出如圖442，設質(zhì)量為m的物體自由下落，經(jīng)過高度為h1的A點(初位置)時的速度為v1，下落到高度為h2的B點(末位置)時的速度為v2，在自由落體運動中，物體只受重力Gmg的作用，重力做正功，由動能定理有：_上式表示重力所做的功等于動能的增加,2020/4/26,由重力做功與重力勢能的關系知道：WG_由式和式可得：_式表明，在自由落體運動中，重力做了多少功，就有多少重力勢能轉(zhuǎn)化為等量的動能移項整理得：_,mgh1mgh2,2020/4/26,Ep1Ek1Ep2Ek2,2020/4/26,思考感悟2一個用細線懸掛的小球從A點開始擺動記住它向右能夠達到的最大高度然后用一把直尺在P點擋住擺線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小球向右擺到的最大高度相同，這是為什么？,提示：由機械能守恒定律可知，兩種情況下小球向右擺到的最大高度都等于靜止釋放時A點的高度,2020/4/26,核心要點突破,一、機械能守恒定律的理解1研究對象：(1)當只有重力做功時，可取一個物體(其實是物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng))作為研究對象(2)當物體之間的彈力做功時，必須將這幾個物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對象(使這些彈力成為系統(tǒng)內(nèi)力).2機械能守恒定律的常用表述形式(1)用系統(tǒng)的狀態(tài)量表述E1E2或Ek1Ep1Ek2Ep2即系統(tǒng)初狀態(tài)的機械能等于末狀態(tài)的機械能,2020/4/26,(2)用系統(tǒng)動能增量和勢能增量間的關系表述EkEp即系統(tǒng)動能的增加等于勢能的減少(3)用系統(tǒng)內(nèi)各部分物體機械能變化量間的關系表述EAEB即把系統(tǒng)內(nèi)的物體分為A、B兩組，A組機械能的增加量等于B組機械能的減少量,2020/4/26,特別提醒：(1)在求機械能時，動能與勢能必須對應同一時刻，不能將某一時刻的動能與另一時刻的勢能相加(2)應用機械能守恒定律時，要注意初、末狀態(tài)的機械能必須相對同一參考平面(3)應用機械能守恒定律解題時，選用哪種表述形式要根據(jù)具體情況而定，在參考平面較易選取時一般應選第1種，反之，則選第2、3種,2020/4/26,3守恒條件：(1)從能量特點看：只有系統(tǒng)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量之間(如內(nèi)能)轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機械能守恒如物體間發(fā)生相互碰撞、物體間發(fā)生相對運動，又有相互間的摩擦作用時有內(nèi)能的產(chǎn)生，機械能一般不守恒(2)從機械能的定義看：動能與勢能之和是否變化如一個物體沿斜面勻速(或減速)滑下，動能不變(或減小)，勢能減小，機械能減小，一個物體沿水平方向勻速運動時機械能守恒，沿豎直方向勻速運動時機械能不守恒,2020/4/26,(3)從做功特點看：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：所有做拋體運動的物體(不計阻力)還受其他力，但只有重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)做功其他力不做功如圖444甲、乙所示,甲乙444,2020/4/26,有系統(tǒng)的內(nèi)力做功，但是做功代數(shù)和為零，系統(tǒng)機械能守恒如圖445甲中拉力對A、對B做功不為零，但代數(shù)和為零，AB系統(tǒng)機械能守恒如圖445乙所示，A、B間及B與接觸面之間均光滑，A自B的上端自由下滑時，B沿地面滑動，A、B之間的彈力做功，對A或B機械能均不守恒，但對A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒,2020/4/26,甲乙圖445,2020/4/26,特別提醒：(1)應用機械能守恒定律必須先判斷其適用條件，即只有重力和系統(tǒng)彈力做功不要理解為只受重力和彈力，也不要把其他力不做功理解為物體受的合外力為零(2)機械能是否守恒與物體的運動狀態(tài)沒有關系，所以在理解守恒條件時，不要受此干擾,2020/4/26,即時應用(即時突破，小試牛刀)1(雙選)(2011年聊城高一檢測)關于機械能守恒定律的適用條件，下列說法中正確的是()A只有重力和彈力作用時，機械能守恒B除重力或彈力外有其他力作用時，只要合外力為零，機械能守恒C除重力或彈力外有其他力作用時，只要其他力的合力的功為零，機械能守恒D炮彈在空中飛行不計阻力時，僅受重力作用，所以爆炸前后機械能守恒,2020/4/26,解析：選AC.系統(tǒng)只有重力或彈力作用時，沒有其他力做功，機械能一定守恒，A對；合外力為零，則合外力做的功為零，動能不變，但勢能不一定不變，故機械能可能變化，B錯；除重力與彈力外，其他力做的總功為零，相當于只有重力或彈力做功，機械能一定守恒，C對；爆炸瞬間炸藥的化學能轉(zhuǎn)化為炮彈的動能，炮彈動能增加，機械能增加，D錯,2020/4/26,二、機械能守恒定律的應用1應用步驟(1)選取研究對象(物體或系統(tǒng))(2)明確研究對象的運動過程，分析研究對象在過程中的受力情況，弄清各力做功情況，判斷機械能是否守恒(3)選取恰當?shù)膮⒖计矫?，確定研究對象在初末狀態(tài)的機械能(4)選取恰當?shù)谋磉_式，列方程求解,2020/4/26,2機械能守恒定律和動能定理的比較,2020/4/26,特別提醒：(1)除重力外還有其他力做功且做功不為零時，其他力做功數(shù)值等于機械能的變化量(2)由于應用動能定理不需要滿足什么條件，所以涉及到功能關系問題時還是優(yōu)先考慮動能定理,2020/4/26,解析：小球擺動過程中受重力和細線的拉力作用，細線的拉力與小球的運動方向垂直，不做功，所以這個過程中只有重力做功，機械能守恒以小球在最高點作為初狀態(tài)，如果把最低點的重力勢能定為0，在最高點的重力勢能就是Ep1mg(llcos)，而動能為零，即Ek10.,2020/4/26,2020/4/26,課堂互動講練,機械能守恒的判斷,(單選)(2011年北京四中調(diào)研)關于機械能是否守恒的敘述，正確的是()A做勻速直線運動的物體的機械能一定守恒B做加速運動的物體機械能不可能守恒C合外力對物體做功為零時，機械能一定守恒D只有重力對物體做功時，物體機械能一定守恒,2020/4/26,【精講精析】只有重力做功或彈簧彈力做功，其他力不做功或做功等于零時，物體的機械能守恒，D正確【答案】D,2020/4/26,如圖447所示，在水平面上的A點，一個質(zhì)量為m的物體以初速度v0被拋出，不計空氣阻力，求它到達B點時速度的大小,單個物體的機械能守恒,圖447,2020/4/26,【方法總結(jié)】做拋體運動的物體只受重力作用，因此拋體在運動過程中機械能守恒，可利用機械能守恒定律求解相關問題,2020/4/26,如圖448所示，一根不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時輕繩剛好拉緊從靜止開始釋放b后，a可能達到的最大高度為多少？,多物體系統(tǒng)的機械能守恒,圖448,2020/4/26,【思路點撥】b下落、a上升的過程中，a、b兩球組成的系統(tǒng)由于只發(fā)生動能和重力勢能間的相互轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)機械能守恒b落地后，a只受重力做豎直上拋運動，所以此時a球機械能守恒，當然這一環(huán)節(jié)也可用豎直上拋的有關公式處理,2020/4/26,【答案】1.5h,2020/4/26,變式訓練(雙選)如圖449所示，一輕繩跨過定滑輪懸掛質(zhì)量為m1、m2的兩個物體滑輪質(zhì)量及其所有摩擦力均不計，m1<m2，系統(tǒng)由靜止開始運動的過程中(m1未碰定滑輪)()Am1、m2各自的機械能分別守恒Bm2減少的機械能等于m1增加的機械能Cm2減少的重力勢能等于m1增加的重力勢能Dm1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒,2020/4/26,圖449,2020/4/26,解析：選BD.注意機械能守恒的條件，系統(tǒng)內(nèi)(包括地球)只有重力做功時，機械能守恒如果分別以m1、m2為研究對象，則除各自的重力做功外，繩的拉力也要做功，所以A項錯；將m1、m2作為一個系統(tǒng)時(包括地球)，繩子的拉力是內(nèi)力，且對m1、m2做功的總功為零，系統(tǒng)的機械能守恒，B、D項正確；由于系統(tǒng)做加速運動，所以m2減少的重力勢能應等于m1增加的機械能與m2增加的動能之和，C錯,2020/4/26,圖4410,2020/4/26,2020/4/26,2020/4/26,【方法總結(jié)】解答流體、線狀類物體的機械能守恒問題，關鍵有兩點：一是零勢能面的選取，二是重力勢能的確定,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,