《机械能守恒定律》PPT
第一部分内容：必备知识·素养奠基
一、动能与势能的相互转化
【思考】蹦床运动员在向上的运动过程中,蹦床的弹性势能、运动员的重力势能与动能如何相互转化?
提示:离开蹦床前,蹦床的弹性势能转化为运动员的动能,离开蹦床后,运动员的动能转化为运动员的重力势能。
1.机械能的形式:重力势能、_________和动能都是机械运动中的能量形式,统称为_______。
2.转化的方式:通过___________做功,机械能可以从一种形式转化为另一种形式。
3.标矢性:机械能是状态量,是_____(选填“标量”或“矢量”)。
二、机械能守恒定律
【思考】物体从某一高度由静止做自由落体运动,机械能如何变化?
提示:物体下落过程中,重力势能减小,动能增加,重力势能转化为动能,总的机械能不变。
1.内容:在只有___________做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,_____________保持不变。
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机械能守恒定律PPT，第二部分内容：关键能力·素养形成
一 机械能守恒条件的判断
1.做功条件分析:只有重力和系统内弹力做功,其他力不做功。
2.能量转化分析:系统内只有动能、重力势能及弹性势能间相互转化,即系统内只有物体间的机械能相互转移,则机械能守恒。
3.定义判断法:如物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时,动能不变,势能变化,机械能不守恒。
【思考·讨论】
情境:如图所示,过山车在高处关闭发动机飞奔而下,忽略一切阻力。
讨论:
(1)过山车受什么力?各做什么功?(物理观念)
(2)过山车动能和势能怎么变化?过山车下滑过程的机械能守恒吗?(模型建构)
提示:(1)过山车受到重力和支持力的作用;重力做正功,支持力不做功。
(2)动能增加,重力势能减小,机械能守恒。
【典例示范】
下列情况中,说法正确的是 ( )
A.物体做匀速运动时,机械能一定守恒
B.物体所受合外力做功为零时,机械能一定守恒
C.物体所受合外力做功不为零时,机械能可能守恒
D.物体做曲线运动时,机械能一定不守恒
【解析】选C。如果物体竖直向上做匀速运动,则动能不变,重力势能增加,故机械能不守恒,故A错误;物体机械能守恒的条件不是合外力对物体做功为零,而是只有重力或弹簧弹力做功,故B错误;如果物体受到的合外力为重力,则只有重力做功的情况下,机械能守恒,故C正确;物体做曲线运动时,只要满足只有重力做功,则机械能守恒,如平抛运动,故D错误。
【素养训练】
1.如图所示,下列说法正确的是(所有情况均不计摩擦、空气阻力以及滑轮质量)( )
A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空则机械能守恒,若加速升空则机械能不守恒
B.乙图中,物块在外力F的作用下匀速上滑,物块的机械能守恒
C.丙图中,物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中,物块A的机械能守恒
D.丁图中,物块A加速下落、物块B加速上升的过程中,A、B系统机械能守恒
【解析】选D。甲图中,不论是匀速还是加速,由于推力对火箭做功,火箭的机械能不守恒,是增加的,故A错误;乙图中,物块匀速上滑,动能不变,重力势能增加,则机械能必定增加,故B错误;丙图中,在物块A压缩弹簧的过程中,弹簧和物块A组成的系统只有重力和弹力做功,系统机械能守恒,由于弹性势能增加,则A的机械能减小,故C错误;丁图中,对A、B组成的系统,不计空气阻力,只有重力做功,A、B组成的系统机械能守恒,故D正确。
2.“竹蜻蜓”是一种儿童玩具,双手用力搓柄可使“竹蜻蜓”向上升,某次实验,“竹蜻蜓”离手后沿直线上升到最高点,在此过程中( )
A.空气对“竹蜻蜓”的作用力大于“竹蜻蜓”对空气的作用力
B.“竹蜻蜓”的动能一直增加
C.“竹蜻蜓”的重力势能一直增加
D.“竹蜻蜓”的机械能守恒
【补偿训练】
1.下列物体在运动过程中,机械能可视作守恒的是 ( )
A.飘落中的秋叶
B.乘电梯匀速上升的人
C.沿粗糙斜面匀速下滑的木箱
D.被掷出后在空中运动的铅球
【解析】选D。飘落中的秋叶除了受重力之外还有阻力做功,所以机械能不守恒,故A错误;乘电梯匀速上升的人,动能不变,重力势能增加,机械能增加,故B错误;沿粗糙斜面匀速下滑的木箱,动能不变,重力势能减小,机械能减小,故C错误;被掷出后在空中运动的铅球,运动的过程中只有重力做功,所以机械能守恒,故D正确。
2.(多选)如图所示,在光滑固定的曲面上,放有两个质量分别为1 kg 和2 kg的可视为质点的小球A和B,两球之间用一根轻质弹簧相连,用手拿着A如图所示竖直放置,A、B间距离L=0.2 m,小球B刚刚与曲面接触且距水平面的高度h=0.1 m。此时弹簧的弹性势能Ep=1 J,自由释放后两球以及弹簧从静止开始下滑到光滑地面上,以后一直沿光滑地面运动,不计一切碰撞时机械能的损失,g取10 m/s2。则下列说法中正确的是( )
A.下滑的整个过程中弹簧和A球组成的系统机械能守恒
B.下滑的整个过程中两球及弹簧组成的系统机械能守恒
C.B球刚到地面时,速度是 m/s
D.当弹簧处于原长时,以地面为参考平面,两球在光滑水平面上运动时的机械能为6 J
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