《機械能守恒定律》PPT
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、動能與勢能的相互轉化
【思考】蹦床運動員在向上的運動過程中,蹦床的彈性勢能、運動員的重力勢能與動能如何相互轉化?
提示:離開蹦床前,蹦床的彈性勢能轉化為運動員的動能,離開蹦床后,運動員的動能轉化為運動員的重力勢能。
1.機械能的形式:重力勢能、_________和動能都是機械運動中的能量形式,統稱為_______。
2.轉化的方式:通過___________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,機械能如何變化?
提示:物體下落過程中,重力勢能減小,動能增加,重力勢能轉化為動能,總的機械能不變。
1.內容:在只有___________做功的物體系統內,動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時,動能不變,勢能變化,機械能不守恒。
【思考·討論】
情境:如圖所示,過山車在高處關閉發動機飛奔而下,忽略一切阻力。
討論:
(1)過山車受什么力?各做什么功?(物理觀念)
(2)過山車動能和勢能怎么變化?過山車下滑過程的機械能守恒嗎?(模型建構)
提示:(1)過山車受到重力和支持力的作用;重力做正功,支持力不做功。
(2)動能增加,重力勢能減小,機械能守恒。
【典例示范】
下列情況中,說法正確的是 ( )
A.物體做勻速運動時,機械能一定守恒
B.物體所受合外力做功為零時,機械能一定守恒
C.物體所受合外力做功不為零時,機械能可能守恒
D.物體做曲線運動時,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,則動能不變,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;物體做曲線運動時,只要滿足只有重力做功,則機械能守恒,如平拋運動,故D錯誤。
【素養訓練】
1.如圖所示,下列說法正確的是(所有情況均不計摩擦、空氣阻力以及滑輪質量)( )
A.甲圖中,火箭升空的過程中,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,某次實驗,“竹蜻蜓”離手后沿直線上升到最高點,在此過程中( )
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.下列物體在運動過程中,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的鉛球,運動的過程中只有重力做功,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,放有兩個質量分別為1 kg 和2 kg的可視為質點的小球A和B,兩球之間用一根輕質彈簧相連,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始下滑到光滑地面上,以后一直沿光滑地面運動,不計一切碰撞時機械能的損失,g取10 m/s2。則下列說法中正確的是( )
A.下滑的整個過程中彈簧和A球組成的系統機械能守恒
B.下滑的整個過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,速度是 m/s
D.當彈簧處于原長時,以地面為參考平面,兩球在光滑水平面上運動時的機械能為6 J
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