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4机械能守恒定律4机械能守恒定律1学习目标思维导图1.知道什么是机械能,理解物体动能和势能的相互转化。2.理解机械能守恒定律,体会守恒观念对认识物理规律的重要性。3.能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。学习目标思维导图1.知道什么是机械能,理解物体动能和势能的相2必备知识自我检测一、追寻守恒量1.伽利略斜面实验(1)实验过程:如图所示,在斜面A上某点释放小球,小球将滚上另一个斜面B。(2)实验现象:无论斜面B比斜面A陡些或缓些,小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0,这点距离斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略,小球必将准确地终止于它开始运动时的高度,不会更高一点,也不会更低一点。(3)实验结论:某种“东西”在小球运动的过程中是不变的,是守恒的;在物理学上我们把这种不变的量叫作能量或能。2.在物理学中寻求“守恒量”是一种重要的思想方法。必备知识自我检测一、追寻守恒量3必备知识自我检测二、动能与势能的相互转化1.物体自由下落或沿光滑斜面下滑时,重力势能减少了,减少的重力势能转化成了动能。2.具有一定速度的物体,由于惯性在空中竖直上升或沿光滑斜面上滑,动能减少了,重力势能增加了。减少的动能转化为重力势能。3.弹弓射出弹丸,弹簧枪将“子弹”射出,运动员从跳板上弹起等,弹性势能减少,减少的弹性势能分别转化为弹丸、“子弹”、运动员的动能。三、机械能1.机械能是动能和势能(包括重力势能和弹性势能)的统称,通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化成另一种形式。2.机械能是状态量,是标量,没有方向但有正负之分。必备知识自我检测二、动能与势能的相互转化4必备知识自我检测四、机械能守恒定律1.推导:在图中,物体沿光滑曲面滑下,在某一时刻处在高度为h1的位置A,这时它速度是v1,经过一段时间后,物体下落到高度为h2的另一位置B,这时它的速度是v2。物体受到重力和曲面的支持力的作用,因为支持力方向与运动方向垂直,支持力不做功,所以,只有重力做功,用W表示这一过程中重力做的功,由动能定理根据重力的功等于重力势能的减少,有W=mgh1-mgh2 必备知识自我检测四、机械能守恒定律根据重力的功等于重力势能的5必备知识自我检测2.内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。3.表达式:Ek2+Ep2=Ek1+Ep1。必备知识自我检测2.内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,6必备知识自我检测1.正误辨析(1)动能增加时,重力一定做正功。()解析:动能增加,说明合力做正功,重力不一定做正功。答案:(2)重力势能增加时,动能一定减少。()解析:重力势能增加,重力做负功,若还有其他力做功,动能不一定减少。答案:(3)机械能只包括动能和重力势能。()答案:必备知识自我检测1.正误辨析7必备知识自我检测(4)合力做功为零,物体的机械能一定守恒。()解析:合力做功为零,物体的机械能不一定守恒,如物体沿斜面匀速下滑时,物体的机械能就减少。答案:(5)只有重力做功,物体的机械能一定守恒。()答案:第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)必备知识自我检测(4)合力做功为零,物体的机械能一定守恒。(8必备知识自我检测2.下列对机械能守恒定律的理解正确的是()A.物体除受重力、弹力外还受其他力,机械能一定不守恒B.合力为零,物体的机械能一定守恒C.在机械能守恒过程中的任意两点,物体的机械能总相等D.在机械能守恒过程中,只有初末位置的机械能才相等解析:选项A中,若其他力不做功,则机械能守恒,选项A错误;合力为零,可能存在重力、弹力以外的力做功,机械能不一定守恒,选项B错误;在机械能守恒过程中的任意两点,物体的机械能总相等,并非只有初末位置的机械能才相等,选项C正确、D错误。答案:C第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)必备知识自我检测2.下列对机械能守恒定律的理解正确的是(9必备知识自我检测3.如图所示,压缩的轻质弹簧将一物块沿光滑轨道由静止弹出,物块的质量为0.2 kg,上升了0.1 m的高度时速度为1 m/s,g取10 m/s2,弹簧的最大弹性势能是()A.0.1 JB.0.2 JC.0.3 JD.0.4 J解析:取物体初位置所在水平面为参考平面,对于物块和弹簧组成的系统,由于只有重力和弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒,则可答案:C第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)必备知识自我检测3.如图所示,压缩的轻质弹簧将一物块沿光滑轨10探究一探究二随堂检测对机械能守恒定律的理解情境导引如图所示,小球抛出后在空中运动(不计空气阻力)的过程机械能守恒吗?降落伞在空中匀速下落时机械能守恒吗?要点提示:判断物体机械能是否守恒,依据是只有重力或弹力做功。小球抛出后,只受重力作用,机械能守恒;降落伞除了重力做功外,还有阻力做功,机械能不守恒。第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测对机械能守恒定律的理解第八章4机械能11探究一探究二随堂检测知识归纳1.机械能守恒的几种常见情况做功情况例证只有重力做功所有做抛体运动的物体(不计空气阻力)机械能守恒;物体沿固定的光滑平面或曲面运动只有弹力做功轻质弹簧拉着物块在光滑水平面上做往复运动,物块和弹簧组成的系统机械能守恒第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测知识归纳做功情况例证只有重所有做抛体运动12探究一探究二随堂检测做功情况 例证只有重力和系统内的弹力做功如图,不计空气阻力,球在运动过程中,只有重力和弹簧与球间的弹力做功,球与弹簧组成的系统机械能守恒。但对球(或者弹簧)来说,机械能不守恒如图,所有摩擦不计,A在B上自由下滑的过程中,只有重力和A、B间弹力做功,A、B组成的系统机械能守恒。但对B来说,A对B的弹力做正功,这个力对B来说是外力,B的机械能不守恒,同理A的机械能也不守恒第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测做功情况例证只有重力如图,不计空气阻力,13探究一探究二随堂检测2.判断机械能守恒的方法(1)做功分析法(常用于单个物体)(2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统)分析能量种类只有动能、重力势能、弹性势能系统机械能守恒画龙点睛1.“守恒”是一个动态概念,指在动能和势能相互转化的整个过程中的任何时刻、任何位置,系统的机械能总量总保持不变。2.机械能守恒的条件不是合力做的功等于零,也不是合力等于零。第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测2.判断机械能守恒的方法第八章4机械14探究一探究二随堂检测实例引导例1(多选)下列选项中物块或小球机械能守恒的是(均不计空气阻力)()第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测实例引导第八章4机械能守恒定律2015探究一探究二随堂检测解析:物块沿固定斜面匀速下滑,在斜面上物块受力平衡,重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡,摩擦力做负功,机械能减少;物块在力F作用下沿固定光滑斜面上滑时,力F做正功,机械能增加;小球沿光滑半圆形固定轨道下滑,只有重力做功,小球机械能守恒;用细线拴住小球绕O点来回摆动,只有重力做功,小球机械能守恒,选项C、D正确。答案:CD第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测解析:物块沿固定斜面匀速下滑,在斜面上物16探究一探究二随堂检测规律方法规律方法判断机械能是否守恒应注意的问题1.合力为零是物体处于平衡状态的条件。物体受到的合外力为零时,它一定处于匀速直线运动状态或静止状态,但它的机械能不一定守恒。2.合力做功为零是物体动能守恒的条件。合力对物体不做功,它的动能一定不变,但它的机械能不一定守恒。3.只有重力做功或系统内弹力做功才是机械能守恒的条件。第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测规律方法 判断机械能是否守恒应注意的问题17探究一探究二随堂检测变式训练变式训练1(多选)下列叙述正确的是()A.做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B.做变速直线运动的物体的机械能可能守恒C.合力对物体做功为零,物体的机械能一定守恒D.系统内只有重力或弹力做功时,系统的机械能一定守恒解析:做匀速直线运动的物体所受合力为零,动能不变,但重力势能可能改变,A错误;做变速直线运动的物体,若只有重力对它做功时,机械能守恒,B正确;合外力对物体做功为零时,除重力之外的力有可能做功,此时机械能不一定守恒,C错误;系统内只有重力或弹力做功时,系统的机械能守恒,D正确。答案:BD第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测变式训练1(多选)下列叙述正确的是(18探究一探究二随堂检测机械能守恒定律的应用情境导引如图所示,在同一高度处,将同一小球分别以相同大小的速度抛出,忽略空气阻力,这几种情况小球落地时速度大小相等吗?要点提示:尽管这几种情况小球的运动情况不同,但是只有重力做功,小球的机械能守恒,根据机械能守恒定律可知,小球落地时速度大小相等。第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测机械能守恒定律的应用第八章4机械能守19探究一探究二随堂检测知识归纳1.机械能守恒定律的不同表达式项目表达式物理意义注意从守恒的角度看Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E初=E末初状态的机械能等于末状态的机械能必须先选零势能面从转化角度看Ek2-Ek1=Ep1-Ep2或Ek=-Ep过程中动能的增加量等于势能的减少量不必选零势能面从转移角度看或EA=-EB系统只有A、B两物体时,A增加的机械能等于B减少的机械能第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测知识归纳项目表达式物理意义注意从守恒的E20探究一探究二随堂检测2.应用机械能守恒定律解题的步骤 第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测2.应用机械能守恒定律解题的步骤 第八章21探究一探究二随堂检测实例引导例2 以10 m/s的速度将质量为m的物体从地面上竖直向上抛出,若忽略空气阻力,g取10 m/s2,则:(1)物体上升的最大高度是多少?(2)上升过程中在何处重力势能与动能相等?第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测实例引导第八章4机械能守恒定律2022探究一探究二随堂检测答案:(1)5 m(2)2.5 m 规律方法规律方法机械能守恒定律表达式的灵活选取以单个物体为研究对象,可应用表达式Ek=-Ep或E1=E2列式求解。第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测答案:(1)5 m(2)2.5 m 规23探究一探究二随堂检测变式训练变式训练2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L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),重力加速度为g,则在圆环下滑到最大距离的过程中()A.圆环的机械能守恒B.弹簧的弹性势能增加了 mgLC.圆环下滑到最大距离时,所受合力为0D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和始终保持不变第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测变式训练2如图所示,固定的竖直光滑长杆上24探究一探究二随堂检测答案:B 第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测答案:B 第八章4机械能守恒定律225探究一探究二随堂检测1.(多选)(2020河南平顶山高一下学期期末)蹦极是一项有趣的极限运动,轻质弹性绳的一端固定,另一端和运动员相连,运动员经一段自由下落过程后绳被拉直,整个过程中空气阻力不计,绳的形变是弹性形变,绳处于原长时的弹性势能为0。则在运动员从静止开始自由下落,直至最低点的过程中,下列表述正确的是()A.运动员的机械能守恒B.弹性绳的弹性势能先增大后减小C.运动员与弹性绳的总机械能守恒D.运动员动能最大时弹性绳的弹性势能不为0第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测1.(多选)(2020河南平顶山高一下学26探究一探究二随堂检测解析:运动员开始自由下落,然后从弹性绳开始伸直到最低点的过程中,先是拉力增加但还是小于重力,合外力向下,运动员向下做加速度减小的加速运动,当加速度为0时,速度最大,动能最大,此后拉力大于重力且拉力继续增加,合外力向上,运动员开始做加速度增大的减速运动,速度减小,动能减小,所以运动员的机械能不守恒,但运动员与弹性绳的总机械能守恒,选项A错误,C正确;运动员开始自由下落,弹性绳的弹性势能不变,从弹性绳开始伸直到最低点的过程中,弹性绳的弹性势能增大,选项B错误;当加速度为0时,速度最大,动能最大,弹性绳的弹性势能不为0,选项D正确。答案:CD第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测解析:运动员开始自由下落,然后从弹性绳开27探究一探究二随堂检测2.(多选)下列物体中,机械能守恒的是()A.做平抛运动的物体B.被匀速吊起的集装箱C.光滑曲面上自由运动的物体第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测2.(多选)下列物体中,机械能守恒的是(28探究一探究二随堂检测答案:AC 第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测答案:AC 第八章4机械能守恒定律29探究一探究二随堂检测3.如图所示,在距地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体,不计空气阻力,物体在下落过程中,下列说法正确的是()A.物体在C点比A点具有的机械能大B.物体在B点比C点具有的动能大C.物体在A、B、C三点具有的动能一样大D.物体在A、B、C三点具有的机械能相等解析:小球在运动过程中,只受到重力作用,机械能守恒,在任何一个位置小球的机械能都是相等的。答案:D第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测3.如图所示,在距地面h高处以初速度v030探究一探究二随堂检测4.如图所示,质量为1 kg的小物块从倾角为30、长为2 m的光滑固定斜面顶端由静止开始下滑,若选初始位置为零势能点,重力加速度g取10 m/s2,则它滑到斜面中点时具有的机械能和动能分别是()A.5 J,5 JB.10 J,15 JC.0,5 JD.0,10 J解析:物块的机械能等于物块动能和重力势能的总和,选初始位置为零势能点,则物块在初始位置的机械能E=0,在运动的过程中只有重力做功,机械能守恒,所以物块滑到斜面中点时的机械能为0,故有答案:C第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)第八章4机械能守恒定律2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共31张PPT)探究一探究二随堂检测4.如图所示,质量为1 kg的小物块从倾31
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