第八章 专题：机械能守恒定律和功能关系的应用 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章 机械能守恒定律 专题 机械能守恒定律和功能关系的应用 高一年级物理备课组 1.多个物体组成的系统，就单个物体而言，机械能一般不守恒，但就系统而言机械能往往是守恒的. 2.关联物体注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系. 3.机械能守恒定律表达式的选取技巧 (1)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. ②若A的机械能增加，B的机械能减少，可优先考虑用表达式ΔEA＝－ΔEB来求解. 一、机械能守恒定律的应用 一、机械能守恒定律的应用 1.正确选取研究对象，合理选取物理过程。2.对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒。3.注意寻找用轻绳、轻杆或轻弹簧相连接的物体间的速度关系和位移关系。4.列机械能守恒方程时，从三种表达式中选取方便求解问题的形式。 要领一：多物体机械能守恒问题的分析方法 一、机械能守恒定律的应用 要领二：绳联系统、杆联系统和弹簧类的机械能守恒问题 1.轻绳连接的物体系统 常见情景 二点提醒 (1)分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的分速度大小相等。 (2)用好两物体的位移大小关系或竖直方向高度变化的关系。 一、机械能守恒定律的应用 2.轻杆连接的物体系统 常见情景 三大特点 (1)平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。(2)杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。(3)对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒。 一、机械能守恒定律的应用 3. 轻弹簧连接的物体系统 题型特点 由轻弹簧连接的物体系统，若只有重力做功或系统内弹簧弹力做功，这时系统内物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，而总的机械能守恒。 两点提醒 (1)对同一弹簧，弹性势能的大小由弹簧的形变量完全决定，无论弹簧伸长还是压缩。(2)物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关。 一、机械能守恒定律的应用 在涉及圆周运动和抛体运动的多过程运动中,应用机械能守恒定律进行科学推理时应做好以下两点： 1.临界点分析:对于物体在临界点相关的多个物理量,需要区分哪些物理量能够突变,哪些物理量不能突变,而不能突变的物理量(一般指线速度)往往是解决问题的突破口。 2.运动过程分析:对于物体参与的多个运动过程,要仔细分析每个运动过程做何种运动。若为圆周运动,应明确是水平面的匀速圆周运动,还是竖直平面的变速圆周运动,机械能是否守恒;若为抛体运动,应明确是平抛运动,还是类平抛运动,垂直于初速度方向的力是哪个力。 要领三：与曲线运动相结合的机械能守恒问题 例题分析 例1.如图所示，斜面的倾角θ＝30°，另一边与地面垂直，高为H，斜面顶点上有一定滑轮，物块A和B的质量分别为m1和m2，物块A和B均可视为质点，通过轻而柔软的细绳连接并跨过定滑轮.开始时两物块都位于距地面为 H的位置上，释放两物块后，A沿斜面无摩擦地上滑，B沿斜面的竖直边下落.若物块A恰好能达到斜面的顶点，试求m1和m2的比值.滑轮的质量、半径和摩擦以及空气阻力均可忽略不计. 答案：m1:m2=1:2 例题分析 解析：　设B刚下落到地面时速度为v，由系统机械能守恒得： A以速度v上滑到顶点过程中机械能守恒，则： 例2：如图所示，总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻质小滑轮，开始时下端A、B相平齐，当略有扰动时其一端下落，则当铁链刚脱离滑轮的瞬间，铁链的速度为多大？ 例题分析 解析：方法一　(取整个铁链为研究对象)： 例题分析 例题分析 方法二　(将铁链看做两段)：铁链由初始状态到刚离开滑轮时，等效于左侧铁链BB′部分移到AA′位置. 由机械能守恒得： 规律总结 机械能守恒定律多与其他知识相结合进行综合命题，一般为多过程问题，难度较大.解答此类题目时一定要注意机械能守恒的条件，分析在哪个过程中机械能守恒，然后列式求解，不能盲目应用机械能守恒定律. （3）功和能虽然单位相同，但不一回事，功是过程量，能是状态量。 二、功能关系的应用 1.功能关系：功是能量转化的量度 2.对功能关系的理解： （1）做功的过程就是能量转化的过程，不同形式的能量发生相互转化必须通过做功来实现，不同力做功，对应不同形式的能的转化。 （2）做功的多少与能量的转化在数值上相等 (1)重力的功对应物体重力势能的变化． (2)弹簧弹力的功对应弹性势能变化． (3)合外力的功对应物体的动能的变化（动能定理）． (4)除重力或系统内弹力以外的力做功对应物体机械能的