4.7 生产和生活中的机械能守恒 课件-2022-2023学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

第四章 机械能及其守恒定律 第七节 生产和生活中的机械能守恒 粤教版 必修第二册 1 应用机械能守恒定律解题的基本思路： 1、选取研究对象——物体系统或物体； 2、根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析、做功分析，判断机械能是否守恒； 3、选取合适的零势能参考平面，确定研究对象在初、末状态的机械能；如果利用转化观点或转移观点解决问题则不需要选零势能参考平面； 机械能守恒 守恒观点 转化观点 转移观点 要选零势能面 不用选零势能面 不用选零势能面 2 应用机械能守恒定律解题的基本思路： 1、选取研究对象——物体系统或物体； 2、根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析、做功分析，判断机械能是否守恒； 3、选取合适的零势能参考平面，确定研究对象在初、末状态的机械能；如果利用转化观点或转移观点解决问题则不需要选零势能参考平面； 4、根据机械能守恒定律列方程； 5、求解结果，对结果进行讨论和说明。 3 一、落锤打桩机 主要结构： 桩锤、卷扬机和导向架 打桩时，桩锤由卷扬机用吊钩提升到设计高度，然后使桩锤沿导向架自由下落打击管桩。 4 【思考问题】（1）桩锤下落过程做什么运动？可忽略哪些影响桩锤运动的因素？ （2）桩锤下落过程中，能量是如何转化的？它的机械能是否守恒？ 例题1：某建筑工地准备利用落锤打桩机进行施工，该落锤打桩机的部分工作参数如表所示，其中贯入度是指每受到10次锤击后管桩进入地层的深度。若不计空气阻力，重力加速度 ，估算每一次桩锤下落时，桩锤给管桩的冲击动能是多少？ 桩锤质量m/t 落距h/m 贯入度d/mm 8.0 2 50 5 【思考问题】（1）如图，人手握铁锤敲击钉子，请描述一下这个过程的能量转化情况是怎样的？ （2）如果我们要估算铁锤的动能，你需要获得哪些数据？ 6 二、跳台滑雪 跳台滑雪是滑雪运动项目之一。利用自然山形建成的跳台进行。脚着专用滑雪板，不借助任何外力，从起滑台起滑，在助滑道上获得高速度，于台端飞出后，身体前倾与滑雪板成锐角，沿抛物线在空中飞行，在着陆坡着陆后，继续滑行至停止区停止。 7 “雪如意”彰显中国基建能力 8 例题2：跳台滑雪筹备组考察某一雪道是否符合比赛要求。如图所示是简化的跳台滑雪雪道示意图。整条雪道由倾斜的助滑坡AB和着陆坡CD，以及一段水平起跳平台BC组成，且AB与BC由一段平滑圆弧连接。 设质量为60kg的运动员从助滑坡AB上由静止开始下滑，筹备组希望该运动员到达C点时能够以25m/s的速度水平飞出，并希望腾空时间能够至少达到3.5s。设这个过程可忽略空气阻力的影响，重力加速度 。 （1）测得AB段的竖直高度h=50m，该高度是否符合筹备组的要求？（ ） （2）测得着陆坡CD与水平面的夹角 ，该夹角是否符合筹备组的要求？ 9 【思考问题】（1）运动员在AB段做什么运动？从C点水平飞出后做什么运动？ （2）在AB段，运动员的能量是如何转化的？ （3）从C点水平飞出后，运动员的能量又是如何转化的？运动员的机械能是否守恒？ 10 【讨论与交流】1.在例题2中，运动员落到着陆坡瞬间的动能是多少？有多少种计算方法？ 2.例题2中若实际测试发现，运动员从点 A下滑到点C时水平飞出的速度仅为20m/s，则下滑过程中克服阻力做了多少功？该过程还能否应用机械能守恒定律进行计算？ 11 三、过山车 过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉…… 12 例题3：如图所示，过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段倾斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，过山车从倾斜轨道的点A由静止开始下滑。圆形轨道半径为 ，可视为指点的过山车质量为 。忽略阻力作用，为保证过山车能够沿圆形轨道运行，过山车的下滑起点A距离圆形轨道底部的高度 应满足什么条件？ 【思考问题】（1）过山车是如何在没有外加动力装置的情况下实现高空圆周运动的？ （2）要确保过山车能通过圆形轨道最高点，在最高点过山车的速度至少要多大？ 13 练习：如图所示，把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为 ，最大偏角为 。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点的速度大小是多少？ 14 潮汐发电 涨潮时将海水储存在水库内，储存重力势能 退潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，将海水的重力势能转化为动能。 15 潮汐发电 中国已建成的最大的潮汐发电站——浙江温岭江厦潮汐电站 16 $