《機(jī)械能守恒定律》PPT
第一部分內(nèi)容：必備知識(shí)·素養(yǎng)奠基
一、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
【思考】蹦床運(yùn)動(dòng)員在向上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,蹦床的彈性勢(shì)能、運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能與動(dòng)能如何相互轉(zhuǎn)化?
提示:離開(kāi)蹦床前,蹦床的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能,離開(kāi)蹦床后,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能。
1.機(jī)械能的形式:重力勢(shì)能、_________和動(dòng)能都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的能量形式,統(tǒng)稱(chēng)為_(kāi)______。
2.轉(zhuǎn)化的方式:通過(guò)___________做功,機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。
3.標(biāo)矢性:機(jī)械能是狀態(tài)量,是_____(選填“標(biāo)量”或“矢量”)。
二、機(jī)械能守恒定律
【思考】物體從某一高度由靜止做自由落體運(yùn)動(dòng),機(jī)械能如何變化?
提示:物體下落過(guò)程中,重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,總的機(jī)械能不變。
1.內(nèi)容:在只有___________做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,_____________保持不變。
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機(jī)械能守恒定律PPT，第二部分內(nèi)容：關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
一 機(jī)械能守恒條件的判斷
1.做功條件分析:只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,其他力不做功。
2.能量轉(zhuǎn)化分析:系統(tǒng)內(nèi)只有動(dòng)能、重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能間相互轉(zhuǎn)化,即系統(tǒng)內(nèi)只有物體間的機(jī)械能相互轉(zhuǎn)移,則機(jī)械能守恒。
3.定義判斷法:如物體沿豎直方向或沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能不變,勢(shì)能變化,機(jī)械能不守恒。
【思考·討論】
情境:如圖所示,過(guò)山車(chē)在高處關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)飛奔而下,忽略一切阻力。
討論:
(1)過(guò)山車(chē)受什么力?各做什么功?(物理觀念)
(2)過(guò)山車(chē)動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化?過(guò)山車(chē)下滑過(guò)程的機(jī)械能守恒嗎?(模型建構(gòu))
提示:(1)過(guò)山車(chē)受到重力和支持力的作用;重力做正功,支持力不做功。
(2)動(dòng)能增加,重力勢(shì)能減小,機(jī)械能守恒。
【典例示范】
下列情況中,說(shuō)法正確的是 ( )
A.物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)械能一定守恒
B.物體所受合外力做功為零時(shí),機(jī)械能一定守恒
C.物體所受合外力做功不為零時(shí),機(jī)械能可能守恒
D.物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)械能一定不守恒
【解析】選C。如果物體豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng),則動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增加,故機(jī)械能不守恒,故A錯(cuò)誤;物體機(jī)械能守恒的條件不是合外力對(duì)物體做功為零,而是只有重力或彈簧彈力做功,故B錯(cuò)誤;如果物體受到的合外力為重力,則只有重力做功的情況下,機(jī)械能守恒,故C正確;物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),只要滿(mǎn)足只有重力做功,則機(jī)械能守恒,如平拋運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】
1.如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(所有情況均不計(jì)摩擦、空氣阻力以及滑輪質(zhì)量)( )
A.甲圖中,火箭升空的過(guò)程中,若勻速升空則機(jī)械能守恒,若加速升空則機(jī)械能不守恒
B.乙圖中,物塊在外力F的作用下勻速上滑,物塊的機(jī)械能守恒
C.丙圖中,物塊A以一定的初速度將彈簧壓縮的過(guò)程中,物塊A的機(jī)械能守恒
D.丁圖中,物塊A加速下落、物塊B加速上升的過(guò)程中,A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒
【解析】選D。甲圖中,不論是勻速還是加速,由于推力對(duì)火箭做功,火箭的機(jī)械能不守恒,是增加的,故A錯(cuò)誤;乙圖中,物塊勻速上滑,動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增加,則機(jī)械能必定增加,故B錯(cuò)誤;丙圖中,在物塊A壓縮彈簧的過(guò)程中,彈簧和物塊A組成的系統(tǒng)只有重力和彈力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,由于彈性勢(shì)能增加,則A的機(jī)械能減小,故C錯(cuò)誤;丁圖中,對(duì)A、B組成的系統(tǒng),不計(jì)空氣阻力,只有重力做功,A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故D正確。
2.“竹蜻蜓”是一種兒童玩具,雙手用力搓柄可使“竹蜻蜓”向上升,某次實(shí)驗(yàn),“竹蜻蜓”離手后沿直線上升到最高點(diǎn),在此過(guò)程中( )
A.空氣對(duì)“竹蜻蜓”的作用力大于“竹蜻蜓”對(duì)空氣的作用力
B.“竹蜻蜓”的動(dòng)能一直增加
C.“竹蜻蜓”的重力勢(shì)能一直增加
D.“竹蜻蜓”的機(jī)械能守恒
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
1.下列物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,機(jī)械能可視作守恒的是 ( )
A.飄落中的秋葉
B.乘電梯勻速上升的人
C.沿粗糙斜面勻速下滑的木箱
D.被擲出后在空中運(yùn)動(dòng)的鉛球
【解析】選D。飄落中的秋葉除了受重力之外還有阻力做功,所以機(jī)械能不守恒,故A錯(cuò)誤;乘電梯勻速上升的人,動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增加,機(jī)械能增加,故B錯(cuò)誤;沿粗糙斜面勻速下滑的木箱,動(dòng)能不變,重力勢(shì)能減小,機(jī)械能減小,故C錯(cuò)誤;被擲出后在空中運(yùn)動(dòng)的鉛球,運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中只有重力做功,所以機(jī)械能守恒,故D正確。
2.(多選)如圖所示,在光滑固定的曲面上,放有兩個(gè)質(zhì)量分別為1 kg 和2 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A和B,兩球之間用一根輕質(zhì)彈簧相連,用手拿著A如圖所示豎直放置,A、B間距離L=0.2 m,小球B剛剛與曲面接觸且距水平面的高度h=0.1 m。此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能Ep=1 J,自由釋放后兩球以及彈簧從靜止開(kāi)始下滑到光滑地面上,以后一直沿光滑地面運(yùn)動(dòng),不計(jì)一切碰撞時(shí)機(jī)械能的損失,g取10 m/s2。則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.下滑的整個(gè)過(guò)程中彈簧和A球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
B.下滑的整個(gè)過(guò)程中兩球及彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
C.B球剛到地面時(shí),速度是 m/s
D.當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),以地面為參考平面,兩球在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能為6 J
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