粤教版高中物理必修第二册精品课件 第4章 机械能及其守恒定律 第五节 机械能守恒定律.ppt

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解析运动员离开撑竿后做抛体运动,上升到最高点时竖直分速度为零,但水平分速度不为零,所以合速度不为零,故A错误;撑竿弯曲的过程弹性势能增大,再从弯曲到伸直的过程,弹性势能减小,机械能不守恒,故B正确,C错误;运动员上升过程,其与撑竿组成的系统内只有重力和弹力做功,机械能守恒,但运动员本身机械能不守恒,故D错误.探究点二机械能守恒定律的应用导学探究如图所示,光滑轨道顶端高为h,底端通过小段圆弧与半径为R的光滑圆形轨道连接,整个轨道和斜面都在竖直平面内,一个小球从顶端A处由静止释放.思考并探究下面的问题:(1)小球从A点运动到B点的过程中,机械能是否守恒?(2)若小球能够到达B点,则到达B点的动能是多少?(3)若小球能恰好通过B点,则h和R是什么关系?提示(1)由于轨道光滑,小球运动过程中只有重力做功,所以机械能守恒.(2)根据机械能守恒定律得mg·2R+Ek=mgh,故Ek=mgh-2mgR=mg(h-2R).知识归纳1.机械能守恒定律的三种表达形式和用法项目表达式物理意义从不同状态看Ek2+Ep2=Ek1+Ep1E2=E1末状态的机械能等于初状态的机械能从转化角度看Ek2-Ek1=Ep1-Ep2ΔEk=-ΔEp(或ΔEp=-ΔEk)动能的增加量等于势能的减少量(反之也成立:势能的增加量等于动能的减少量)从转移角度看EA2-EA1=EB1-EB2ΔEA=-ΔEB(或ΔEB=-ΔEA)当系统只有A、B两物体时,A机械能的增加量等于B机械能的减少量(反之也成立:B机械能的增加量等于A机械能的减少量)选择第一种表达式,必须选择参考平面才可以解题.选择第二种表达式的好处是不用选择参考平面,势能的变化与参考平面的选取无关.第三种表达式是对两个物体总机械能守恒而言的.2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤(1)分析题意,明确研究对象;(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况,弄清楚物体所受各力做功的情况,判断机械能是否守恒;(3)确定研究对象在始末状态时的机械能(或动能、势能的变化量);(4)根据机械能守恒定律选取合适的表达式列出方程进行求解,并对结果进行必要的讨论和说明.典例剖析角度1单个物体的机械能守恒【例题2】(2024北京西城期中)将传感器安装在蹦极运动员身上,可以测出运动员在不同时刻下落的高度及速度,如图甲所示.运动员及所携带装备的总质量为50kg,弹性绳原长为8m.运动员从蹦极台自由下落,根据传感器测到的数据,得到如图乙所示的速度—位移图像.(g取10m/s2)甲乙(1)运动员下落过程中受到的空气阻力是否能忽略不计?写出你的理由.(2)运动员下落过程中最大动能是多少?指出该位置运动员受力的特点.(3)运动员下落过程中动能最大时,弹性绳的弹性势能是多少?解析(1)若运动员下落过程中不计空气阻力,可得开始时做自由落体运动,下降5m时速度应为与图线中5m时的速度相同,所以可得开始时做自由落体运动,即下落过程中空气阻力可以忽略不计.答案(1)可以理由见解析(2)5625J见解析(3)1875J(2)当运动员速度最大时此时对应的动能最大,根据图像可得当下降高度为15m时速度最大,即此时的动能最大,最大为根据牛顿第二定律可知当合外力为零时,加速度为零,速度最大,此时弹性绳的拉力与运动员及所携带装备的总重力相等,合外力为零.(3)下降过程中运动员和弹性绳组成的系统机械能守恒,所以可得在运动员动能最大时弹性绳的弹性势能大小为根据图像有h=15m,vm=15m/s代入解得Ep=1875J.教你析题读取题干获取信息弹性绳原长为8m运动员下落最初8m内不受弹性绳拉力运动员从蹦极台自由下落运动员初动能为0空气阻力是否能忽略不计需要有证据来判定运动员是否自由下落动能最大此时刻运动员速度最大教你破题获取题干关键信息建构物理模型:蹦极运动模型,动能、重力势能、弹性势能相互转化模型选择合适规律:

自由落体:v2=2gh

机械能守恒定律关键数据:

s=5m时v=10m/s

s=15m时vm=15m/s方法技巧对单个物体应用机械能守恒定律求解问题的角度(1)从守恒的角度:物体的初、末两状态机械能守恒,即E1=E2.(2)从转化的角度:物体动能的增加量等于势能的减少量,即ΔEk=-ΔEp.对点演练2.如图所示,光滑水平面AB与竖直面内半径为R=0.2m的光滑半圆形导轨在B点相切.一个质量为m=0.1kg的小球将轻弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下小球获得4m/s的速度后脱离弹簧.小球运动经过B点后沿半圆形导轨运动,并通过与圆心O等高的C点.g取10

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