第8章 微专题6 机械能守恒定律的综合应用-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习课件PPT（人教版）

微专题6　机械能守恒定律的综合应用 物理 [定位·学习目标] 1.能灵活应用机械能守恒定律的三种表达形式。 2.会分析多个物体组成系统、含弹簧、非质点的机械能守恒问题。 物理 突破·关键能力 检测·学习效果 物理 突破·关键能力 要点归纳 1.当动能、势能仅在系统内相互转化或转移,则系统的机械能守恒。 2.机械能守恒定律表达式的选取技巧。 (1)当研究对象为单个物体时,可优先考虑应用表达式Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或ΔEk= -ΔEp来求解。 (2)当研究对象为两个物体组成的系统时。 ①若两个物体的重力势能都在减小(或增加),动能都在增加(或减小),可优先考虑应用表达式ΔEk=-ΔEp来求解。 要点一　多物体组成的系统 机械能守恒的问题 物理 ②若A物体的机械能增加,B物体的机械能减少,可优先考虑用表达式ΔEA=-ΔEB来求解。 ③从机械能的转化角度来看,系统中一个物体某一类型机械能的减少量等于系统中其他类型机械能的增加量,可用ΔE减=ΔE增来列式。 3.对于关联物体的机械能守恒问题,应注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系、位移与高度变化量Δh的关系。 物理 典例研习 [例1] 如图所示,质量都为m的A、B两金属环用细线相连后,分别套在两互成直角的水平光滑细杆和竖直光滑细杆上,细线长L=0.4 m。今将细线拉直后使A和B从同一高度上由静止释放,求当运动到使细线与水平方向成30°角时,金属环A和B的速度大小。(g取10 m/s2) 物理 物理 规律方法 由两个物体和轻杆(或轻绳)组成的系统,若没有摩擦力和阻力做功时,运动过程中只有重力势能、动能之间的相互转化,系统满足机械能守恒定律。处理这类问题的方法: (1)找到两物体的速度关系,从而确定系统动能的变化。 (2)找到两物体上升或下降的高度关系,从而确定系统重力势能的变化。 (3)按照系统动能的变化等于重力势能的变化列方程求解。 物理 [即时训练1] 如图所示,质量不计的轻杆一端安装在水平轴O上,杆的中央和另一端分别固定一个质量均为m的小球A和B(可以当作质点),杆长为l,将轻杆从水平位置由静止开始释放,不计空气阻力。当轻杆通过竖直位置时,小球A、B的速度各是多少? 物理 要点归纳 解答含弹簧类机械能守恒问题的“四点”注意 (1)含弹簧的物体系统在只有弹簧弹力和重力做功时,物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之间相互转化,物体和弹簧组成的系统机械能守恒,而单个物体和弹簧机械能都不守恒。 (2)含弹簧的物体系统机械能守恒问题,符合一般的运动学解题规律,同时还要注意弹簧弹力和弹性势能的特点。 (3)弹簧弹力做的功等于弹簧弹性势能的减少量,而弹簧弹力做功与路径无关,只取决于初、末状态弹簧形变量的大小。 (4)由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统,当弹簧形变量最大时,弹簧两端连接的物体具有相同的速度;弹簧处于自然长度时,弹簧弹性势能最小(为零)。 要点二　含弹簧类机械能守恒问题 物理 [例2]如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中(　 　) 典例研习 B 物理 物理 [即时训练2] 如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换为质量为2m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,已知重力加速度为g,不计空气阻力,则小球B下降h时的速度为(　 　) B 物理 要点归纳 1.在应用机械能守恒定律处理实际问题时,经常遇到像“链条”“液柱”类的物体,其在运动过程中将发生形变,其重心位置相对物体也发生变化,因此这类物体不能再看成质点来处理。 2.物体虽然不能看成质点来处理,但因只有重力做功,物体整体机械能守恒。一般情况下,可将物体分段处理,确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置,根据初、末状态物体重力势能的变化列式求解。 要点三　非质点的机械能守恒问题 物理 [例3] 如图所示,总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻质滑轮,不计滑轮大小,开始时下端A、B相平齐,当略有扰动时其A端下落,则当铁链刚脱离滑轮的瞬间,铁链的速度为多大?(重力加速度为g) 典例研习 物理 物理 [即时训练3] 一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上,另一半悬在桌边,桌面足够高,如图a所示。若将一个质量为m的小球分别拴在链条左端和右端,如图b、图c所示,约束链条的挡板光滑,三种情况下链条均由静止释放。当整根链条刚离开桌面时,设它们的速度分别为va、vb、vc,则关于va、vb、vc的关系,下列