高中物理7-8機(jī)械能守恒定律42張
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你體驗過公園里的翻滾過山車嗎?過山車,呼嘯著、奔馳著,緊張、驚險、刺激.如下圖所示是上海共青森林公園旅游過山車,同學(xué)們可以開動腦筋,過山車是靠什么做一圓圈的轉(zhuǎn)動,而不需要動力?,1.物體自由下落或沿光滑斜面下落時,重力對物體做________,物體的________減少,________增加. 將物體以一定的初速度上拋或沿光滑斜面上升時,重力做________,物體的________增加,________減少. 2.動能和彈性勢能之間也可以相互轉(zhuǎn)化.例如,像圖甲那樣,以一定速度運動的小球能使彈簧壓縮,這時小球________做功,使動能轉(zhuǎn)化成彈簧的________;小球靜止以后,被壓縮的彈簧又能將小球彈回(如圖乙所示),這時彈力對小球________,又使彈簧的________轉(zhuǎn)化成小球的________.,3.一個物體如果只在________和________作用下,發(fā)生________和________的相互轉(zhuǎn)化時,機(jī)械能的總量________,這就是______________.,答案:1.正功 重力勢能 動能 負(fù)功 重力勢能 動能 2.克服彈力 彈性勢能 做功 彈性勢能 動能 3.重力 (彈簧)彈力 動能 勢能 保持不變 機(jī)械能守恒定律,機(jī)械能是指系統(tǒng)內(nèi)所有物體的動能和勢能(重力勢能,彈簧所具有的彈性勢能)的總和. (1)機(jī)械能是一個狀態(tài)量,機(jī)械運動的物體在某一位置時,具有確定的速度,也就有確定的動能和勢能,即具有確定的機(jī)械能. (2)機(jī)械能是一個相對量,其大小與參考系、零勢能面有關(guān). (3)機(jī)械能是標(biāo)量,是系統(tǒng)所具有的.,如圖,質(zhì)量為m的蘋果,從離地面H高的樹上由靜止開始落下,樹下有一深度為h的坑.若以地面為零勢能參考平面,則當(dāng)蘋果落到坑底時的機(jī)械能為( ) A.-mgh B.mgH C.mg(H+h) D.mg(H-h(huán)) 答案:B,(1)內(nèi)容:在只有重力或(彈簧)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變.這叫做機(jī)械能守恒定律. (2)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)形式: ①初、末狀態(tài)的機(jī)械能相等,即: EK1+EP1=Ek2+EP2 ②重力勢能的增加(減少)量等于動能的減少(增加)量,即:ΔEP增=ΔEk減.,(3)定律適用條件: 只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)(彈簧)彈力做功.,(1)對單個物體而言:其機(jī)械能是否守恒一般通過做功來判定.分析除重力,彈簧彈力外,有無其他力做功,若無其他力做功,則其機(jī)械能守恒.若有其他力做功,且不為零,則其機(jī)械能必不守恒. (2)對幾個物體組成的系統(tǒng)而言:其機(jī)械能是否守恒一般通過能量轉(zhuǎn)化來判定.分析除重力勢能,彈性勢能和動能外,有無其他形式的能參與轉(zhuǎn)化.若無其他形式的能參與轉(zhuǎn)化,則系統(tǒng)機(jī)械能守恒;若有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化,則系統(tǒng)機(jī)械能必不守恒.,(福州八縣高一下學(xué)期聯(lián)考)假設(shè)一架戰(zhàn)斗機(jī)正在空中某一高度做勻速飛行,另一架空中加油機(jī)給其加油,如圖,加油后戰(zhàn)斗機(jī)仍以原來的高度和速度做勻速飛行,則與加油前相比,戰(zhàn)斗機(jī)的( ),A.動能增加,重力勢能減少,機(jī)械能不變 B.動能增加,重力勢能增加,機(jī)械能增加 C.動能減少,重力勢能不變,機(jī)械能減少 D.動能不變,重力勢能不變,機(jī)械能不變 答案:B,(1)應(yīng)用步驟 ①選取研究對象(物體或系統(tǒng)). ②明確研究對象的運動過程,分析研究對象在過程中的受力情況,弄清各力做功情況,判斷機(jī)械能是否守恒. ③選取恰當(dāng)?shù)膮⒖计矫妫_定研究對象在初末狀態(tài)的機(jī)械能.,④選取恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)式列方程求解.常見的表達(dá)式有以下幾種: a.Ek1+EP1=Ek2+EP2,即初狀態(tài)的動能與勢能之和等于末狀態(tài)的動能和勢能之和. b.ΔEk=-ΔEP或ΔEP=-ΔEk,即動能(或勢能)的增加量等于勢能(或動能)的減少量. c.ΔEA=-ΔEB,即系統(tǒng)內(nèi)A物體機(jī)械能的增加量等于B物體機(jī)械能的減少量.,(2)機(jī)械能守恒定律和動能定理的比較,特別提醒: (1)除重力外還有其他力做功且做功不為零時,其他力做功數(shù)值等于機(jī)械能的變化量. (2)由于應(yīng)用動能定理不需要滿足什么條件,所以涉及到功能關(guān)系問題時還是優(yōu)先考慮動能定理.,下列運動中能滿足機(jī)械能守恒的是( ) A.手榴彈從手中拋出后的運動(不計空氣阻力) B.子彈射穿木塊 C.細(xì)繩一端固定,另一端拴著一個小球,使小球在光滑水平面上做勻速圓周運動 D.吊車將貨物勻速吊起,解析:手榴彈從手中拋出后,在不計空氣阻力的情況下只有重力做功,沒有其他力做功,機(jī)械能守恒,A正確;子彈穿過木塊的過程中,子彈受到木塊施加的摩擦力的作用,摩擦力對子彈做負(fù)功,子彈的動能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能不守恒,B不正確;小球在光滑的水平面上運動,受到重力,水平面對小球的支持力,還有細(xì)繩對小球的拉力作用,這些力皆與小球的運動方向垂直,不做功,所以小球在運動過程中無能量轉(zhuǎn)化,保持原有的動能不變,即機(jī)械能守恒,C正確;,吊車將貨物勻速吊起的過程中,貨物受到與其重力大小相等、方向相反的拉力作用,上升過程中除重力做功外還有拉力對物體做正功,貨物的機(jī)械能增加,故D所指的運動過程機(jī)械能不守恒,D不正確. 答案:AC 點評:分析物體的受力情況及各力的做功情況.依據(jù)機(jī)械能守恒的條件,選取合適的方法進(jìn)行判斷.,下列幾種情況,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的是( ) A.一顆彈丸在光滑的碗內(nèi)做復(fù)雜的曲線運動[圖(a)] B.運動員在蹦床上越跳越高[圖(b)] C.圖(c)中小車上放一木塊,小車的左側(cè)有彈簧與墻壁相連,小車在左右振動時,木塊相對于小車無滑動(車輪與地面摩擦不計) D.圖(c)中如果小車振動時,木塊相對小車有滑動,答案:AC 解析:A選項彈丸只受重力與支持力,支持力不做功,只有重力做功,所以機(jī)械能守恒.B選項中運動員做功,其機(jī)械能越來越大,C選項中只有彈力做功,機(jī)械能守恒.D選項中有滑動摩擦力做功,所以機(jī)械能不守恒.,(2010·山東省實驗中學(xué)模擬)如圖所示,水平傳送帶AB的右端與豎直面內(nèi)的用光滑鋼管彎成的“9”形固定軌道相接,鋼管內(nèi)徑很小.傳送帶的運行速度為v0=6m/s,將質(zhì)量m=1.0kg的可看作質(zhì)點的滑塊無初速地放到傳送帶A端,已知傳送帶高度為h=0.4m,長度為L=12.0m,“9”字全高H=0.8m,“9”字上半部分圓弧半徑為R=0.2m,滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3,重力加速度g=10m/s2,試求:,(1)滑塊從傳送帶A端運動到B端所需要的時間. (2)滑塊滑到軌道最高點C時對軌道作用力的大小和方向. (3)滑塊從D點拋出后的水平射程.,答案:(1)3s (2)90N方向豎直向上 (3)2.1m,如圖所示,輕彈簧k一端與墻相連,質(zhì)量為4kg的木塊沿光滑的水平面以5m/s的速度運動并壓縮彈簧k,求彈簧在被壓縮過程中的最大彈性勢能及木塊速度減為3m/s時的彈性勢能.,答案:EPm=50J EP1=32J,解析:木塊壓縮彈簧的過程及彈簧把木塊彈開的過程中,通過彈簧彈力做功使木塊的動能和彈簧的彈性勢能相互轉(zhuǎn)化,由于不存在其他力做功,故木塊和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒. 當(dāng)木塊速度減為零時,彈簧壓縮量最大,彈性勢能最大,設(shè)彈簧的最大彈性勢能為EPm,則,注:本題考查只有彈簧彈力做功時,動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化,準(zhǔn)確判定機(jī)械能守恒是解題的關(guān)鍵.,(2011·集寧一中高一檢測)一質(zhì)量為10kg的小球,從距地面高度為H的地方沿光滑軌道滑下來,進(jìn)入一半徑R=5m的光滑圓形軌道內(nèi),小球在最高點對軌道的壓力為小球重量,如圖所示,經(jīng)過最高點后沿圓形軌道的最低點進(jìn)入另一光滑半徑為2R圓形軌道I,在該圓形軌道能上升的最大高度為h1.假設(shè)第二次重復(fù)第一次的運動仍從半徑為R的圓形軌道的最低端進(jìn)入另一光滑平直斜面軌道Ⅱ,軌道足夠長,能上升的最大高度為h2.,試求:(1)從靜止開始下滑時的最大高度H. (2)比較h1、h2與H的大小關(guān)系(用、、=表示) 解析:(1)設(shè)在半徑為R的圓形軌道最高點時的速度為v,在整個下滑過程中機(jī)械能守恒有,沿橢圓軌道運行的人造地球衛(wèi)星,不考慮阻力和其他星球的引力影響,衛(wèi)星的動能是否守恒?勢能是否守恒?機(jī)械能是否守恒? 答案:動能不守恒;勢能不守恒;機(jī)械能守恒,解析:以衛(wèi)星為研究對象,因衛(wèi)星在運行過程中僅受地球的引力作用,故衛(wèi)星的機(jī)械能守恒. 由圖可知,衛(wèi)星由近地點A向遠(yuǎn)地點B運行時,因衛(wèi)星在引力方向上的位移與衛(wèi)星所受的引力方向相反,故引力做負(fù)功,衛(wèi)星的動能減少,該系統(tǒng)的勢能增加. 衛(wèi)星由遠(yuǎn)地點B向近地點A運行時,引力做正功,衛(wèi)星的動能增加,該系統(tǒng)的勢能減少. 雖然動能和勢能都在不斷變化,但每個時刻系統(tǒng)的動能和勢能的和——機(jī)械能是恒定的.,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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