高中物理机械能守恒定律及其应用1新人教版必修.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,一、机械能,1,、,概 念,：,动能、重力势能和弹性势能统称,机械能,2,、表达式：,3,、机械能是标量，具有相对性：,先选取参考平面和参考系才能确定,机械能。（一般选地面）,物体质量,m=2kg,在距地面,20m,高处，以,10m/s,的水平速度飞行，求它的总机械能为多少？,解：取地面作为参考平面,在,20m,高处的势能：,抛出时的动能：,总机械能：,一、动能和势能的相互转化,动能,和,重力势能,可以相互转化,一、动能和势能的相互转化,动能,和,弹性势能,可以相互转化,一、动能和势能的相互转化,动能,和,弹性势能、重力势能,的,相互转化,如图所示，一个质量为,m,的物体自由下落，经过高度为,h,1,的,A,点时速度为,v,1,，下落到高度为,h,2,的,B,点,时速度为,v,2,，不计,空气阻力，分析,物体由,A,下落到,B,的过程中机械能,的变化。,v,1,v,2,h,1,h,2,A,B,二、机械能守恒定律,在,只有,重力做功,和,弹力做功,的物体系统内，物体,只,发生动能与势能的相互转化，而总的机械能保持不变,。,三、机械能守恒定律的条件,只有,重力或弹力做功,（,1,）只受重力（弹力），不受其他力。,v,0,G,v,0,G,（,2,）除受重力（弹力）以外还受其他力，但其他力不做功,例题：,在下面各个实例中，除（,1,）外都不计空气阻力，判断哪些机械能是守恒的，并说明理由。,伞兵带着张开的降落伞在空气中匀速下落。,抛出的手榴弹做抛物线运动。,物体沿着光滑的曲面滑下,拉着物体沿着光滑的斜面匀速上升。,不守恒,守恒,守恒,不守恒,1,、在下列的物理过程中，机械能守恒的有,A,把一个物体竖直向上匀速提升的过程,B,人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程,C,汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程,D,从高处竖直下落的物体落在竖立的轻弹簧上，压缩弹簧的过程，对弹簧、物体和地球这一系统,例题、,把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为,L,，最大偏角为,。小球运动到最底位置时的速度是多大？,G,F,解,:,拉力,F,不做功，只有重力,G,做功，小球机械能守恒。,以,最低点为参考平面,。,则,:,1,、明确研究对象，是由哪些物体组成的系统,;,并正确分析系统内每个物体的受力情况。,应用机械能守恒定律解题的一般步骤：,2,、判断各力做功情况，判断是否符合机械能守恒的适用条件。,3,、选取零势能面，找出系统各物体初态，末态的动能和势能。,4,、应用机械能守恒定律列出表达式，解题过程中注意统一单位制。,8,、从,20,米高的塔上以,10m/s,的初速度水平抛出一个质量为,1Kg,的铁球，铁球下落过程中在离地,5m,高处时的速度是多大？（不考虑空气阻力）,以,地面为参考平面,。,3.,如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径,OA,在水平方向，一个小球从顶端,A,点由静止开始下滑，已知轨道半径,R,10cm,，不计摩擦，求小球刚离开轨道底端,B,点时的速度大小？,解,:,选取,B,点所在水平面为零势能面，以小球在,A,点时为初状态，经过,B,点时为末状态，则依据机械能守恒定律可知：,4,、如图所示，长为,L,的轻绳上端固定与,O,点，下端系一质量为,m,的小球要使小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最低点的速度,v,0,至少为多大？,v,0,例、如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为,10m,，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地至少多高？（不考虑空气阻力和摩擦阻力）,B,A,以,地面为参考平面,。,长为,L,质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在轻小的定滑轮上，如图所示,.,轻轻地推动一下，让绳子滑下，那么当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为,.,解：,由,机械能守恒定律，取小滑轮处为零势能面,.,1,、,小球沿高为,h=5m,的,光滑,斜面由静止开始下滑，求小球到达斜面底端时的速率。,4.,要使一个球着地后回跳的高度比抛出点高,5.0m,，必须以多大速度将它竖直抛下？,（不计空气阻力和球落地时的能量损失）,分析：,依题意，球在运动过程中机械能守恒。,设物体质量为,m,，原来高度为,h,1,，速度为,v,，回跳的高度为,h,2,，由机械能守恒定律可得,mv,1,2,+mgh,1,1,2,=mgh,2,mv,1,2,1,2,=mg(h,2,-h,1,),解得：,v,=2g(h,2,-h,1,),由题意,h,2,-h,1,=5.0m,，代入上式得,例,1,、长为,L,质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在光滑的轻质小定滑轮上，如图所示，当略有扰动时，某一端下落，那么绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为,.,解：,取小滑轮处为零势能面，则,由机械能守恒定律可知：,热点三 流体、连续体机械能守恒的应用,练习,1,、,长为,L,的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的,1/4,垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？,【,解析,】,：,链条下滑时，因,桌面光滑，没有摩擦力做功。,整根链条总的机械能守恒，,可用机械能守恒定律求解。,设整根链条质量为,m,，则单位,长度质量为,m,L,设桌面重力势能为零。,初状态：,末状态：,由机械能守恒定律得：,E,K1,+E,P1,=E,K2,+E,P2,即：,解得,初,末,【,答案,】1.2S,1,、如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角,=30,，另一边与水平地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细绳跨过定滑轮，两端分别与物体,A,和,B,连接，,A,的质量为,4,m,，,B,的质量为,m,。开始时将,B,按在地面上不动，然后放开手，让,A,沿斜面下滑而,B,上升。物块,A,与斜面间无摩擦，若,A,沿斜面下滑,s,距离时，细绳突然断了。求物体,B,上升的最大高度,H,。,(,B,始终不与定滑轮相碰,),特别提醒,:A,、,B,两物体的速率、位移大小相同，但是重力做功的位移不相等,练习,2,【05,全国,理综,】,如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮,K,，一条不可伸长的轻绳绕过,K,分别与物块,A,、,B,相连，,A,、,B,的质量分别为,m,A,、,m,B,。开始时系统处于静止状态。现用一水平恒力,F,拉物块,A,，使物块,B,上升。已知当,B,上升距离为,h,时，,B,的速度为,v,。求此过程中物块,A,克服摩擦力所做的功。重力加速度为,g,。,A,B,K,F,【,解,】,由于连结,AB,绳子在运动过程中未松，故,AB,有一样的速度大小，对,AB,系统，由功能关系有：,Fh,W,m,B,gh=1/2(m,A,+m,B,)v2,求得：,W=Fh,m,B,gh,1/2(m,A,+m,B,)v2,3,、如图所示，在光滑的水平面上放一质量为,M,96,4kg,的木箱，用细绳跨过定滑轮,O,与一质量为,m,=10kg,的重物相连，已知木箱到定滑轮的绳长,AO,8m,，,OA,绳与水平方向成,30,0,角，重物距地面高度,h,=3m,，开始时让它们处于静止状态不计绳的质量及一切摩擦，,g,取,10 m,s,2,，将重物无初速度释放，当它落地的瞬间木箱的速度多大？,特别提醒,:M,、,m,两物体为连接体，二者的速度不相等，,m,的速率等于,M,沿绳方向速度的大小。,1,、以,10m/s,的速度将质量为,m,的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，,g,10m/s,2,则：物体上升的最大高度是多少？上升过程在何处重力势能和动能相等？,解析：,物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒,以地面为参考平面，则：,在最高点动能为零，故：,由,E,1,=E,2,得：,v,0,h,最高点,1,、以,10,m/s,的速度将质量为,m,的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，,g,10,m/s,2,则：物体上升的最大高度是多少？上升过程在何处重力势能和动能相等？,v,0,h,解析：,物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒,初状态设在地面，则：,终态设在,h,1,高处，故：,因机械能守恒：,E,1,=E,2,最高点,h,1,v,1,E,p,=E,k,