高中物理 第7章 機械能守恒定律 第8節(jié) 機械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt

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成才之路 物理 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 必修2 機械能守恒定律 第七章 第八節(jié)機械能守恒定律 第七章 用細繩把鐵鎖吊在高處 并把鐵鎖拉到鼻子尖前釋放 保持頭的位置不動 鐵鎖擺回來時 會打著鼻子嗎 試試看 并解釋為什么 1 重力勢能與動能物體自由下落或沿光滑斜面下滑時 重力對物體做正功 物體的重力勢能 動能 轉(zhuǎn)化成了 反之 將物體豎直上拋時 物體的 向 轉(zhuǎn)化 動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化 減少 增加 重力勢能 動能 動能 重力勢能 2 彈性勢能與動能動能和彈性勢能之間也可以相互轉(zhuǎn)化 例如 象圖甲那樣 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 克服彈力 彈性勢能 做功 彈性勢能 動能 1 機械能機械能是指系統(tǒng)內(nèi)所有物體的 和 重力勢能 彈簧所具有的彈性勢能 的總和 2 機械能守恒定律在只有重力或 彈簧 彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi) 動能與勢能可以 而總的機械能 機械能守恒定律 動能 勢能 相互轉(zhuǎn)化 保持不變 3 機械能守恒定律的表達形式 1 初 末狀態(tài)的機械能相等 即 Ek1 Ep1 2 重力勢能的增加 減少 量等于動能的減少 增加 量 即 EP增 4 機械能守恒的條件只有 做功或系統(tǒng)內(nèi) 做功 Ek2 Ep2 Ek減 重力 彈簧 彈力 一 對機械能的理解1 機械能是一個狀態(tài)量 機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 即具有確定的機械能 2 機械能是一個相對量 其大小與參考系 零勢能面有關(guān) 3 機械能是標量 是系統(tǒng)所具有的 答案 B解析 蘋果下落過程機械能守恒 開始下落時其機械能為E mgH 落到坑底時機械能仍為mgH 二 對機械能守恒定律的理解1 研究對象 1 當只有重力做功時 可取一個物體 其實是物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng) 作為研究對象 也可取幾個物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對象 2 當物體之間有彈力做功時 必須將這幾個物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對象 使這些彈力成為系統(tǒng)內(nèi)力 2 表達式及其意義 3 守恒條件的理解 1 只受重力 或彈簧彈力 作用 如做拋體運動的物體 2 除重力 或彈簧彈力 外 還受其他力的作用 但其他力不做功 3 除重力 或彈簧彈力 外 受到其他力的作用 但其他力做功的代數(shù)和為零 特別提醒 1 守恒 是一個動態(tài)概念 指在動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的整個過程中的任何時刻 任何位置 機械能總量總保持不變 2 機械能守恒的條件不是合力做的功等于零 也不是合力等于零 解析 1 過山車受重力 軌道支持力 摩擦力和空氣阻力 重力做正功 軌道支持力不做功 摩擦力和空氣阻力做負功 2 過山車下滑時 勢能減少動能增加 兩種能的和減少 3 若忽略過山車的摩擦力和空氣阻力 過山車下滑時機械能守恒 三 機械能守恒定律的應用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 判斷機械能是否守恒 3 選取恰當?shù)膮⒖计矫?確定研究對象在初末狀態(tài)的機械能 4 選取恰當?shù)谋磉_式列方程求解 常見的表達式有以下幾種 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 Ek EP或 EP Ek 即動能 或勢能 的增加量等于勢能 或動能 的減少量 c EA EB 即系統(tǒng)內(nèi)A物體機械能的增加量等于B物體機械能的減少量 5 對計算結(jié)果進行必要的討論和說明 特別提醒 機械能守恒定律是一種 能 能轉(zhuǎn)化 關(guān)系 其守恒是有條件的 因此 應用時首先要對研究對象在所研究的過程中機械能是否守恒做出判斷 答案 2 5 四 機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)值等于機械能的變化量 2 由于應用動能定理不需要滿足什么條件 所以涉及功能關(guān)系問題時還是優(yōu)先考慮動能定理 機械能是否守恒的判定 A 一顆彈丸在光滑的碗內(nèi)做復雜的曲線運動 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 所以機械能守恒 B選項中運動員做功 其機械能越來越大 C選項中只有彈力做功 機械能守恒 D選項中有滑動摩擦力做功 所以機械能不守恒 答案 AC 答案 D解析 人上樓 跳繩過程中機械能不守恒 從能量轉(zhuǎn)化角度看都是消耗人體的化學能 水滴石穿 水滴的機械能減少的部分轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 弓箭射出過程中是彈性勢能與動能 重力勢能的相互轉(zhuǎn)化 只有重力和彈力做功 機械能守恒 機械能守恒定律的應用 答案 1 8m s 2 9m s 3 216N 1 小球剛進入半圓形軌道最低點B時軌道對小球的支持力 2 半圓形軌道的半徑 3 小球拋出時的初速度大小 多個物體組成系統(tǒng)的機械能守恒 1 斜面的傾角 2 B獲得的最大速度v 1 當A端落地時 甲 乙兩人速度大小各為多少 2 若乙在B端的上升可以看成是豎直方向 則乙離開B端還能被彈起多高 易錯分析 產(chǎn)生錯解的原因是對機械能守恒定律的條件 只有重力做功 沒有把握準確 分別以A B兩球為研究對象時 除了重力對它們各自做了功以外 還有桿的彈力對A球做了正功 對B球做了負功 因此對每個球來說 都有除了重力以外的其他力做功 其機械能都不守恒 正確解答 把A B兩小球看成一個系統(tǒng) 桿對A B兩小球的彈力為系統(tǒng)的內(nèi)力 對系統(tǒng)而言 只有重力做功 系統(tǒng)的機械能守恒 以A球在最低點的位置為零勢能面 初狀態(tài) 系統(tǒng)的動能為零 重力勢能為Ep 2mgL