高中物理 第七章 第九節(jié)《驗證機械能守恒定律》課件 新人教版必修2.ppt

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機械能守恒定律的應(yīng)用 機械能守恒定律 1 內(nèi)容 在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi) 動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化 而總的機械能保持不變 例1 如圖所示 一輕質(zhì)彈簧固定于O點 另一端系一小球 將小球從與O點在同一水平面且彈簧保持原長的A點無初速地釋放 讓它自由擺下 不計空氣阻力 在小球由A點擺向最低點B的過程中 A 小球的重力勢能減小B 小球的重力勢能增大C 小球的機械能不變D 小球的機械能減小 機械能守恒定律的研究對象是系統(tǒng) 應(yīng)用機械能守恒定律時 要注意對哪一系統(tǒng)機械能是守恒的 對哪一部分機械能是不守恒的 2 球m用輕彈簧連接 由水平位置釋放 在球擺至最低點的過程中 A m的機械能守恒B m的動能增加C m的機械能減少D m和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機械能守恒 3 在高度為H的桌面上以速度v水平拋出質(zhì)量為m的物體 當(dāng)物體落到距地面高為h處時 如圖所示 不計空氣阻力 以地面為參考面 正確的說法是 4 如圖所示 光滑水平面上 子彈m水平射入木塊留在木塊內(nèi) 現(xiàn)將子彈 彈簧 木塊合在一起作為研究對象 則此系統(tǒng)從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮到最短的整個過程中 系統(tǒng) A 能量守恒 機械能不守恒B 能量不守恒 機械能不守恒C 能量機械能均守恒D 能量不守恒 機械能守恒 2 守恒條件的拓展 1 物體只受重力 和彈簧彈力 2 物體除重力 和彈簧彈力 以外還受到了其它力 但其它力不做功 3 物體除重力 和彈簧彈力 以外還受到了其它力 其它力做了功 但其它力做功的代數(shù)和為零 A 從做功角度分析 B 從能量轉(zhuǎn)化角度分析 5 如圖所示 小球m從斜面上高H處自由下滑 后進入半徑為R的圓軌道 不計摩擦 則H為多少才能使球m能運動到軌道頂端 6 如圖所示 一根長為L 不可伸長的細繩 一端固定于O點 一端系一小球?qū)⒗K拉到水平位置 拉直 然后由靜止釋放小球 在O點正下方P點有一釘子 當(dāng)細線碰到釘子后繞P點做圓周運動 要使小球能在豎直面內(nèi)完成完整的圓周運動 OP至少為多長 二 鏈 繩 的機械能守恒 對于繩索 鏈條之類的物體 由于運動而使其重心位置改變 能否確定重心的位置 常是解決該類問題的關(guān)鍵 通常采用分段法求出每段的重力勢能 然后求和即為整體的重力勢能 也可采用等效法求出重力勢能的改變量 再利用 Ek Ep列方程求解 質(zhì)量均勻分布的規(guī)則物體常以重心的位置來確定物體的重力勢能 至于零勢能參考面可任意選取 一般以系統(tǒng)初態(tài)或末態(tài)的重力勢能為0 對應(yīng)的解答較簡單 例7 如圖 總長為L的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過一個光滑的輕小滑輪 開始時下端相平齊 當(dāng)略有擾動時其一端下落 則當(dāng)鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間 鐵鏈的速度為多大 三 多個物體組成的系統(tǒng)的機械能守恒 機械能守恒定律內(nèi)容有三種守恒形式 1 從守恒的角度 系統(tǒng)的初 末兩狀態(tài)機械能守恒 即E2 E1 2 從轉(zhuǎn)化的角度 系統(tǒng)動能的增加等于勢能的減少 即 Ek Ep 3 從轉(zhuǎn)移的角度 系統(tǒng)中一部分物體機械能的增加等于另一部分物體機械能的減少 即 EA EB 對多個物體的機械能守恒問題宜用 Ek Ep或 EA EB列式求解 例8 如圖所示 質(zhì)量不計的輕桿一端安裝在水平軸O上 桿的中央和另一端分別固定質(zhì)量均為m的小球A和B 可以當(dāng)做質(zhì)點 桿長為l 將輕桿從靜止開始釋放 不計空氣阻力 當(dāng)輕桿通過豎直位置時 試求小球A B的速度各是多少 例9 如圖所示 一固定的楔形木塊 其斜面的傾角 30 另一邊與水平地面垂直 頂上有一個定滑輪 跨過定滑輪的細線兩端分別與物塊A和B連接 A的質(zhì)量為4m B的質(zhì)量為m 開始時 將B按在地面上不動 然后放開手 讓A沿斜面下滑而B上升 所有摩擦均忽略不計 當(dāng)A沿斜面下滑距離s后 細線突然斷了 求物塊B上升的最大高度H 設(shè)B不會與定滑輪相碰 提示 注意分階段選取不同的系統(tǒng)為研究對象 處理多對象 多過程問題處理這類問題時要根據(jù)問題的特點和求解的需要 選取不同的研究對象和運動過程進行分析 疑難分析 1 應(yīng)用機械能守恒定律與動能定理解題的異同 1 思想方法相同 機械能守恒定律和動能定理都是從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度來研究物體在力的作用下狀態(tài)的變化 表達這兩個規(guī)律的方程都是標量式 2 適用條件不同 機械能守恒定律適用于只有重力和彈力做功的情形 而動能定理則沒有條件限制 它不但允許重力和彈力做功 還允許其他力做功 3 分析思路不同 用機械能守恒定律解題只要分析研究對象的初 末狀態(tài)的動能和勢能 而用動能定理解題 不但要分析研究對象的初 末狀態(tài)的動能 還要分析所有外力所做的功 并求出這些外力所做的總功 4 表達式不同 機械能守恒定律的等號兩邊都是動能與勢能的和 而用動能定理解題時 等號左邊一定是外力的總功 右邊則是動能的變化