《機械能守恒定律》PPT
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、動(dòng)能與勢能的相互轉化
【思考】蹦床運動(dòng)員在向上的運動(dòng)過(guò)程中,蹦床的彈性勢能、運動(dòng)員的重力勢能與動(dòng)能如何相互轉化?
提示:離開(kāi)蹦床前,蹦床的彈性勢能轉化為運動(dòng)員的動(dòng)能,離開(kāi)蹦床后,運動(dòng)員的動(dòng)能轉化為運動(dòng)員的重力勢能。
1.機械能的形式:重力勢能、_________和動(dòng)能都是機械運動(dòng)中的能量形式,統稱(chēng)為_(kāi)______。
2.轉化的方式:通過(guò)___________做功,機械能可以從一種形式轉化為另一種形式。
3.標矢性:機械能是狀態(tài)量,是_____(選填“標量”或“矢量”)。
二、機械能守恒定律
【思考】物體從某一高度由靜止做自由落體運動(dòng),機械能如何變化?
提示:物體下落過(guò)程中,重力勢能減小,動(dòng)能增加,重力勢能轉化為動(dòng)能,總的機械能不變。
1.內容:在只有___________做功的物體系統內,動(dòng)能與勢能可以相互轉化,_____________保持不變。
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機械能守恒定律PPT，第二部分內容：關(guān)鍵能力·素養形成
一 機械能守恒條件的判斷
1.做功條件分析:只有重力和系統內彈力做功,其他力不做功。
2.能量轉化分析:系統內只有動(dòng)能、重力勢能及彈性勢能間相互轉化,即系統內只有物體間的機械能相互轉移,則機械能守恒。
3.定義判斷法:如物體沿豎直方向或沿斜面勻速運動(dòng)時(shí),動(dòng)能不變,勢能變化,機械能不守恒。
【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(guān)念)
(2)過(guò)山車(chē)動(dòng)能和勢能怎么變化?過(guò)山車(chē)下滑過(guò)程的機械能守恒嗎?(模型建構)
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,重力勢能減小,機械能守恒。
【典例示范】
下列情況中,說(shuō)法正確的是 ( )
A.物體做勻速運動(dòng)時(shí),機械能一定守恒
B.物體所受合外力做功為零時(shí),機械能一定守恒
C.物體所受合外力做功不為零時(shí),機械能可能守恒
D.物體做曲線(xiàn)運動(dòng)時(shí),機械能一定不守恒
【解析】選C。如果物體豎直向上做勻速運動(dòng),則動(dòng)能不變,重力勢能增加,故機械能不守恒,故A錯誤;物體機械能守恒的條件不是合外力對物體做功為零,而是只有重力或彈簧彈力做功,故B錯誤;如果物體受到的合外力為重力,則只有重力做功的情況下,機械能守恒,故C正確;物體做曲線(xiàn)運動(dòng)時(shí),只要滿(mǎn)足只有重力做功,則機械能守恒,如平拋運動(dòng),故D錯誤。
【素養訓練】
1.如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(所有情況均不計摩擦、空氣阻力以及滑輪質(zhì)量)( )
A.甲圖中,火箭升空的過(guò)程中,若勻速升空則機械能守恒,若加速升空則機械能不守恒
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系統機械能守恒
【解析】選D。甲圖中,不論是勻速還是加速,由于推力對火箭做功,火箭的機械能不守恒,是增加的,故A錯誤;乙圖中,物塊勻速上滑,動(dòng)能不變,重力勢能增加,則機械能必定增加,故B錯誤;丙圖中,在物塊A壓縮彈簧的過(guò)程中,彈簧和物塊A組成的系統只有重力和彈力做功,系統機械能守恒,由于彈性勢能增加,則A的機械能減小,故C錯誤;丁圖中,對A、B組成的系統,不計空氣阻力,只有重力做功,A、B組成的系統機械能守恒,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,“竹蜻蜓”離手后沿直線(xiàn)上升到最高點(diǎn),在此過(guò)程中( )
A.空氣對“竹蜻蜓”的作用力大于“竹蜻蜓”對空氣的作用力
B.“竹蜻蜓”的動(dòng)能一直增加
C.“竹蜻蜓”的重力勢能一直增加
D.“竹蜻蜓”的機械能守恒
【補償訓練】
1.下列物體在運動(dòng)過(guò)程中,機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,所以機械能不守恒,故A錯誤;乘電梯勻速上升的人,動(dòng)能不變,重力勢能增加,機械能增加,故B錯誤;沿粗糙斜面勻速下滑的木箱,動(dòng)能不變,重力勢能減小,機械能減小,故C錯誤;被擲出后在空中運動(dòng)的鉛球,運動(dòng)的過(guò)程中只有重力做功,所以機械能守恒,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(zhù)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動(dòng),不計一切碰撞時(shí)機械能的損失,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球組成的系統機械能守恒
B.下滑的整個(gè)過(guò)程中兩球及彈簧組成的系統機械能守恒
C.B球剛到地面時(shí),速度是 m/s
D.當彈簧處于原長(cháng)時(shí),以地面為參考平面,兩球在光滑水平面上運動(dòng)時(shí)的機械能為6 J
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