粤教版物理高中必修第二册课件4.7 生产和生活中的机械能守恒

第七节生产和生活中的机械能守恒 1.通过实例分析，深化对机械能守恒定律的认识，会从能量转化与守恒的角度思考问题，加深对能量观念的认识。2.理解应用机械能守恒定律解决实际问题过程中所蕴含的模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新等科学思维，促进科学思维的发展。3.通过典型实例分析，体会从能量视角解决问题的方法，深入领会各种应用实例中知识应用于实践的过程，加强科学探究能力的发展。4.通过各种实例，深入体会能量观念对于解决实际问题的价值及其中蕴含的科学态度与责任。学习目标 一、落锤打桩机(1)构造：主要由桩锤、卷扬机和导向架组成。(2)原理：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打击管桩。桩锤自由下落过程中机械能守恒。 例：如图所示，“娃娃机”是指将商品陈列在一个透明的箱内，其上有一个可控制的抓取玩具的机器手臂的机器，使用者要凭自己的技术操控手臂，以取到自己想要的玩具。不计空气阻力，关于“娃娃机”，下列说法正确的（）A.玩具从机械爪处自由下落时，玩具的机械能守恒B.机械爪抓到玩具水平匀速移动时，玩具的动能增加C.机械爪抓到玩具匀速上升时，玩具的机械能守恒D.机械爪抓到玩具加速上升时，机械爪做的功等于玩具重力势能的变化量【解析】A对：在忽略空气阻力的情况下，玩具从机器爪处自由落下时，重力势能转化为动能，玩具的机械能守恒。B错：机器爪抓到玩具水平匀速运动时，玩具的质量和速度均不变，则动能不变。C错：机器爪抓到玩具匀速上升时，动能不变，重力势能增加，所以玩具的机械能变大。D错：机器爪抓玩具加速上升时，动能和重力势能均变大，所以手臂做的功等于玩具重力势能与动能的增加量之和。A 二、跳台滑雪(1)情境：运动员从助滑坡由静止下滑，到起跳平台跃入空中，使整个身体在空中飞行一小段时间后落在山坡上。(2)原理：忽略摩擦力和空气阻力影响，运动员在跳台滑雪过程中守恒。 例：如图所示，做平抛运动的小球的初动能为6J，不计一切阻力，它落在斜面上P点时的动能为（  ）A.12J   B.10J    C.14J    D.8J【解析】把小球的位移分解成水平位移s和竖直位移h。s=vt，h=，=tan30°即=，所以t=，h==，根据机械能守恒定律得代入h得=+==14J。C ◆机械能守恒和平抛运动、圆周运动的结合的解题步骤1.根据题意，建立模型。2.对研究对象进行受力分析，判断机械能是否守恒，分析向心力的来源（由哪些力提供）。3.确定零势能面，初、末状态的机械能（定点列出初、末状态的Ep和Ek）。4.根据机械能守恒和平抛运动、圆周运动的规律列方程联合求解。 三、过山车(1)情境：过山车轨道位于竖直平面内，由一段倾斜轨道和与之相切的圆形轨道连接，过山车从倾斜轨道由静止下滑通过圆形轨道运行。(2)原理：忽略轨道阻力作用，过山车运行过程中守恒。 例：人们在广场的水平地面上竖立了2020数字模型，该模型是由较细的光滑管道制造而成，每个数字高度相等，数字2上半部分是半径R1=1m的圆形管道，数字0是半径R2=1.5m的圆形管道，2与0之间分别由导轨EF和HM连接，最右侧数字0管道出口处与四分之一圆轨道MN连接。从轨道AB上某处由静止释放质量为m=1kg的小球，若释放点足够高，小球可以顺着轨道连续通过2020管道并且可以再次返回2020管道。D、G分别为数字2与0管道的最高点，水平轨道BC与小球间的动摩擦因数μ=0.5，且长度为L=1m，其余轨道均光滑，不计空气阻力且小球可以看作质点，g取10m/s2。（1）若小球恰好能通过2020管道，则小球在AB轨道上静止释放处相对地面的高度h为多少？（2）若小球从h1=5m高处静止释放，求小球第一次经过D点时对管道的压力？ 【解】（1）小球恰好能过管道最高点即最高点速度为0，A~B~C阶段由动能定理得mgh-μmgL=C~D阶段由机械能守恒得mg·2R2=，解得h=3.5m。（2）从小球释放到运动至C点，由动能定理得mgh1-μmgL=C~D阶段由机械能守恒得设小球在D点受到的弹力为FN，则，解得FN=20N由牛顿第三定律可知小球在D点时对管道的压力大小为20N，且方向竖直向上。 谢谢！