第四章機械能及其守恒定律第七節(jié)生產和生活中的機械能守恒

1.理解和掌握機械能守恒定律及其條件，掌握用機械能守恒定律分析、解決問題的基本方法.2.能熟練地運用機械能守恒定律解決生活中實際問題，如分析圓周運動中動能和勢能轉化的問題．提高運用所學知識進行分析、解決問題的能力．課前·

自主預習1．落錘打樁機主要由________、________和________構成．打樁時，樁錘由卷揚機用吊鉤提升到設計高度，然后使樁錘沿導向架自由下落打擊管樁，樁錘自由下落過程符合____________定律．可結合自由落體運動的規(guī)律解決問題．落錘打樁機、跳臺滑雪、過山車樁錘卷揚機導向架機械能守恒2．跳臺滑雪跳臺滑雪是滑雪運動項目的一種，為確保運動員的安全，同時使空中飛行的距離盡量遠，需要綜合考慮運動員滑行的________、坡面的傾斜度和跳臺的________等因素．可近似看作________運動．速度高度平拋≥勻速圓周課堂·

重難探究1．理解機械能守恒的角度跳臺滑雪2．應用機械能守恒定律解題的基本思路(1)選取研究對象——物體或物體系統．(2)根據研究對象所經歷的物理過程，進行受力分析、做功分析，

判斷機械能是否守恒．(3)選合適的參考平面，確定研究對象在初、末狀態(tài)的機械能；如果利用轉化觀點或轉移觀點解決問題則不需要選參考平面．(4)根據機械能守恒定律列方程．(5)求解結果，對結果進行討論和說明．例1如圖所示為跳臺滑雪的簡化圖，運動員從O點由靜止開始，在不借助其他外力的情況下，自由滑過一段圓心角為60°的光滑圓弧軌道后從A點水平飛出，然后落到斜坡上的B點．已知A點是斜坡的起點，光滑圓弧軌道半徑為40m，斜坡與水平面的夾角θ＝30°，運動員的質量m＝50kg，g取10m/s2，忽略空氣阻力．(1)求運動員到達A點時的速度？(2)求運動員到達B點時的動能為多少？變式1

(2023年成都名校期末)如圖所示，以相同大小的初速度v，將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長)上滑，三種情況下，物體達到的最大高度分別為h1、h2和h3，不計空氣阻力，則正確的是

(

)A．h1＝h2>h3

B．h1＝h2<h3C．h1＝h3>h2

D．h1＝h3<h2【答案】C例2如圖所示，某大型露天游樂場中過山車的質量為1t，從軌道一側的頂點A處由靜止釋放，到達底部B處后又沖上環(huán)形軌道，使乘客頭朝下通過C點，再沿環(huán)形軌道到達底部B處，最后沖上軌道另一側的頂點D處．已知D與A在同一水平面上．A、B間的高度差為20m，圓環(huán)半徑為5m，如果不考慮車與軌道間的摩擦和空氣阻力，g取10m/s2.試求：過山車(1)過山車通過B點時的動能．(2)過山車通過C點時的速度大?。?3)過山車通過D點時的機械能．(取過B點的水平面為參考平面)變式2物理教師李老師星期天帶兒子小偉到游樂場游玩，他們乘坐過山車經過半徑為15m圓軌道的最低點時發(fā)現動力已關閉，此時速度顯示屏上的數字為30m/s.當到達最高點時李老師體驗到了完全失重的感覺，過程可簡化如圖所示．如果李老師質量為50kg，g取10m/s2，那么李老師從最低點運動到最高點的過程中(

)A．李老師的機械能守恒B．李老師在最低點時對座位的壓力是3000NC．李老師在最高點時，他的重力的功率是7320WD．李老師的機械能不守恒，他損失的機械能是3750J【答案】D小練·

隨堂鞏固1．(2022年惠州一中月考)如圖所示，乘坐游樂園的翻滾過山車時，質量為m的人隨車在豎直平面內旋轉，重力加速度大小為g，下列說法正確的是

(

)A．過山車在最高點時人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險帶拉住，沒有保險帶，人就會掉下來B．人在最高點時對座位不可能產生大小為mg的壓力C．人在最低點時對座位的壓力等于mgD．人在最低點時對座位的壓力大于mg【答案】D2．如圖所示是小朋友玩蹦床的示意圖．從小朋友下落到離地面高h處開始計時，其動能Ek與離地高度h的關系如圖所示．在h1～h2階段圖像為直線，其余部分為曲線，h3對應圖像的最高點，小朋友的質量為m，重力加速度為g，不計空氣阻力和一切摩擦，下列說法正確的是

(

)A．整個過程中小朋友的機械能守恒B．從h2～h5過程中，小朋友的加速度先增大后減小C．從h1～h5過程中，蹦床的最大彈性勢能為Epm＝mg(h1－h(huán)5)D．小朋友處于h＝h4高度時，蹦床的彈性勢能為Ep＝mg(h1－h(huán)4)【答案】C【解析】先是小朋友的機械能守恒，后是小朋友和蹦床組成的系統機械能守恒，A錯誤，從h2～h5過程中，小朋友的加速度先減小后增大，B錯誤；根據機械能守恒，當小朋友到達最低點時，減小的重力勢能全轉化為蹦床的彈性勢能，所以蹦床的最大彈性勢能Epm＝mg(h1－h(huán)5)，C正確，D錯誤．3．固定滾輪訓練是飛行員為提高空間定向能力而特有的一種訓練手段．如圖所示，固定滾輪是轉軸固定可在豎直面內繞軸自由轉動的輪子，訓練時飛行員手腳支撐在輪子上做圓周運動．已知飛行員質量為m，滾輪半徑為R，滾輪質量可忽略，某次訓練中飛行員雙臂間的夾角為120°，飛行員恰好能在豎直面內做完整圓周運動，當其頭部轉動到最低點時，踏板對腳無作用力，此時 (

)【答案】C4．如圖為某同學在蕩秋千，秋千上懸掛平板的兩繩平行且繩長為L，平板運動到最高點時繩子與豎直方向夾角為θ.已知該同學的質量為m且視為重心在平板上，重力加速度為g，不計繩子和平板的質量，忽略一切阻力．求：(1)該同學運動到最低點時的加速度大小a；(2)該同學運動到最低點時每根繩子的拉力大小F.5．跳臺滑雪是冬奧會上最具觀賞性的項目之一．某滑道示意圖如下，長直助滑道AB與彎曲滑道BC平滑銜接，滑道BC高h＝10m，C是半徑R＝20m圓弧的最低點．質量m＝50kg的運動員從A處由靜止開始