机械能守恒定律3机械能守恒定律及其应用.ppt

机械能守恒定律3机械能守恒定律及其应用第第3 3课时机械能守恒定律及其应用课时机械能守恒定律及其应用 知知 识识 梳梳 理理 知识点一、重力做功与重力势能知识点一、重力做功与重力势能1 1重力做功的特点重力做功的特点(1)(1)重重力做功与力做功与 无关，只与始、末位置的无关，只与始、末位置的 有关。有关。(2)(2)重力做功不引起物体重力做功不引起物体 的的变变化。化。路径路径高度差高度差机械能机械能2 2重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系(1)(1)定定性性关关系系：重重力力对对物物体体做做正正功功，重重力力势势能能就就 ；重重力力对对物物体体做做负负功功，重重力力势势能能就就 。(2)(2)定量关系：重力对物体做的功定量关系：重力对物体做的功 物体重力势能物体重力势能的的 量。即量。即W WG G(E Ep2p2E Ep1p1)E Ep1p1E Ep2p2 。(3)(3)重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取重力势能的变化量是绝对的，与参考面的选取 。减小减小增大增大等于等于减小减小E Ep p无关无关3 3弹性势能弹性势能(1)(1)概概念：物体由于念：物体由于发发生生 而具有的能。而具有的能。(2)(2)大大小小：弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能的的大大小小与与形形变变量量及及劲劲度度系系数数有有关关，弹弹簧簧的的形形变变量量 ，劲劲度度系数系数 ，弹弹簧的簧的弹弹性性势势能越大。能越大。(3)(3)弹弹力力做做功功与与弹弹性性势势能能变变化化的的关关系系：类类似似于于重重力力做做功功与与重重力力势势能能变变化化的的关关系系，用用公公式式表表示示：W W 。弹弹性形性形变变越大越大越大越大E Ep p动动能能势势能能弹弹性性势势能能重力重力势势能能重力或重力或弹弹力力保持不保持不变变思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)(1)物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒。物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒。()(2)(2)合外力做功为零，物体的机械能一定守恒。合外力做功为零，物体的机械能一定守恒。()(3)(3)物物体体除除受受重重力力或或弹弹力力外外，还还存存在在其其他他力力作作用用，但但其其他他力力不不做做功功，只只有有重重力力或或弹弹力力做做功功，物物体体的的机机械械能一定守恒。能一定守恒。()答案答案(1)(1)(2)(2)(3)(3)题题 组组 自自 测测 题组一关于重力势能的理解和机械能守恒的判断题组一关于重力势能的理解和机械能守恒的判断1 1关关于重力于重力势势能，下列能，下列说说法中正确的是法中正确的是()A A物体的位置一旦确定，它的重力物体的位置一旦确定，它的重力势势能的大小也随之确定能的大小也随之确定B B物体与零物体与零势势能面的距离越大，它的重力能面的距离越大，它的重力势势能也越大能也越大C C一个物体的重力一个物体的重力势势能从能从5 J5 J变变化到化到3 J3 J，重力，重力势势能减少了能减少了D D重力重力势势能的减少量等于重力能的减少量等于重力对对物体做的功物体做的功解解析析物物体体的的重重力力势势能能与与参参考考面面有有关关，同同一一物物体体在在同同一一位位置置相相对对不不同同的的参参考考面面的的重重力力势势能能不不同同，A A选选项项错错；物物体体在在零零势势能能面面以以上上，距距零零势势能能面面的的距距离离越越大大，重重力力势势能能越越大大；物物体体在在零零势势能能面面以以下下，距距零零势势面面的的距距离离越越大大，重重力力势势能能越越小小，B B选选项项错错；重重力力势势能能中中的的正正、负负号号表表示示大大小小，5 5 J J的的重重力力势势能能小小于于3 3 J J的的重力势能，重力势能，C C选项错；重力做的功等于重力势能的减少量，选项错；重力做的功等于重力势能的减少量，D D选项对。选项对。答案答案D D2 2将将质质量量为为100 100 kgkg的的物物体体从从地地面面提提升升到到10 10 m m高高处处，在在这这个个过过程程中中，下下列列说说法法中中正正确确的的是是(取取g g10 10 m/sm/s2 2)()A A重力做正功，重力重力做正功，重力势势能增加能增加1.0101.0104 4 J JB B重力做正功，重力重力做正功，重力势势能减少能减少1.0101.0104 4 J JC C重力做重力做负负功，重力功，重力势势能增加能增加1.0101.0104 4 J JD D重力做重力做负负功，重力功，重力势势能减少能减少1.0101.0104 4 J J解析解析W WG Gmghmgh1.01.010104 4 J J，E Ep pW WG G1.01.010104 4 J J，C C项正确。项正确。答案答案C C3 3(多选多选)下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是()A A做匀速直做匀速直线线运运动动的物体的机械能一定守恒的物体的机械能一定守恒B B做匀速直做匀速直线线运运动动的物体的机械能可能守恒的物体的机械能可能守恒C C外力外力对对物体做功物体做功为为零，物体的机械能一定守恒零，物体的机械能一定守恒D D系系统统内只有重力和内只有重力和弹弹力做功力做功时时，系，系统统的机械能一定守恒的机械能一定守恒解解析析做做匀匀速速直直线线运运动动的的物物体体，若若只只有有重重力力对对它它做做功功时时，机机械械能能守守恒恒，若若重重力力以以外外的的其其他他外外力力对对物物体体做做功功的的代代数数和和不不为为零零，则则物物体体的的机机械械能能不不守守恒恒，故故A A错错误误、B B正正确确；外外力力对对物物体体做做功功为为零零时时，有有两两种种情情况况：若若重重力力不不做做功功，则则其其他他力力对对物物体体做做功功的的代代数数和和必必为为零零，此此时时物物体体的的机机械械能能守守恒恒；若若重重力力做做功功，其其他他外外力力做功的代数和不为零，此时机械能不守恒，故做功的代数和不为零，此时机械能不守恒，故C C错误；由机械能守恒的条件知错误；由机械能守恒的条件知D D正确。正确。答案答案BDBD题组二机械能守恒定律的应用题组二机械能守恒定律的应用4.4.总总质质量量约为约为3.83.8吨吨“嫦娥三号嫦娥三号”探探测测器在距月面器在距月面3 m3 m处处关关闭闭反推反推发动发动机，机，让让其以自由落其以自由落体方式降落在月球表面。体方式降落在月球表面。4 4条条着着陆陆腿触月信号腿触月信号显显示，示，“嫦娥嫦娥三三号号”完完美美着着陆陆月月球球虹虹湾湾地地区区。月月球球表表面面附附近近重重力力加加速速度度约约为为1.6 1.6 m/sm/s2,2,4 4条条着着陆陆腿腿可可视视作作完完全全相相同同的的四个四个轻弹轻弹簧，在簧，在软软着着陆陆后，每个后，每个轻弹轻弹簧簧获获得的得的弹弹性性势势能大能大约约是是()A A28 500 J 28 500 J B B4 560 J4 560 JC C18 240 J 18 240 J D D9 120 J9 120 J图图1 1答案答案B B5 5(2014(2014湖湖北北省省润润德德高高级级中中学学月月考考)如如图图2 2所所示示，质质量量、初初速速度度大大小小都都相相同同的的A A、B B、C C三三个个小小球球，在在同同一一水水平平面面上上，A A球球竖竖直直上上抛抛，B B球球以以倾倾斜斜角角斜斜向向上上抛抛，空空气气阻阻力力不不计计，C C球球沿沿倾倾角角为为的的光光滑滑斜斜面面上滑，它上滑，它们们上升的最大高度分上升的最大高度分别为别为h hA A、h hB B、h hC C，则则()A Ah hA Ah hB Bh hC C B Bh hA Ah hB Bh hC CC Ch hA Ah hB Bh hC C D Dh hA Ah hC Ch hB B图图2 2答案答案D D考点一机械能守恒的判断考点一机械能守恒的判断机械能守恒的判定方法机械能守恒的判定方法(1)(1)做做功功条条件件分分析析法法：若若物物体体系系统统内内只只有有重重力力和和弹弹簧簧弹弹力力做做功功，其其他他力力均均不不做做功功，则则系系统统的的机机械械能能守恒。守恒。(2)(2)能能量量转转化化分分析析法法：若若只只有有系系统统内内物物体体间间动动能能和和重重力力势势能能及及弹弹性性势势能能的的相相互互转转化化，系系统统跟跟外外界界没没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能(如没有内能增加如没有内能增加)。则系统的机械能守恒。则系统的机械能守恒。【例例1 1】(多选多选)如如图图3 3所示，一所示，一轻弹轻弹簧一端固定簧一端固定在在O O点，另一端系一小球，将小球从与点，另一端系一小球，将小球从与悬悬点点O O在同一水平面且使在同一水平面且使弹弹簧保持原簧保持原长长的的A A点无点无初速度地初速度地释释放，放，让让小球自由小球自由摆摆下，不下，不计计空气空气阻力，在小球由阻力，在小球由A A点点摆摆向最低点向最低点B B的的过过程中，程中，下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A A小球的机械能守恒小球的机械能守恒B B小球的机械能减少小球的机械能减少C C小球的重力小球的重力势势能与能与弹弹簧的簧的弹弹性性势势能之和不能之和不变变D D小球与小球与弹弹簧簧组组成的系成的系统统机械能守恒机械能守恒图图3 3解解析析小小球球由由A A点点下下摆摆到到B B点点的的过过程程中中，弹弹簧簧被被拉拉长长，弹弹簧簧的的弹弹力力对对小小球球做做了了负负功功，所所以以小小球球的的机机械械能能减减少少，故故选选项项A A错错误误，B B正正确确；在在此此过过程程中中，由由于于有有重重力力和和弹弹簧簧的的弹弹力力做做功功，所所以以小小球球与与弹弹簧簧组组成成的的系系统统机机械械能能守守恒恒，即即小小球球减减少少的的重重力力势势能能，等等于于小小球球获获得得的的动动能能与与弹弹簧簧增增加加的的弹弹性性势势能能之之和和，故故选选项项C C错错误误，D D正确。正确。答案答案BDBD【变式训练变式训练】1 1(多选多选)如如图图4 4所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()图图4 4A A甲甲图图中，火箭升空的中，火箭升空的过过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒B B乙乙图图中物体匀速运中物体匀速运动动，机械能守恒，机械能守恒C C丙丙图图中小球做匀速中小球做匀速圆圆周运周运动动，机械能守恒，机械能守恒D D丁丁图图中中，轻轻弹弹簧簧将将A A、B B两两小小车车弹弹开开，两两小小车车组组成成的的系系统统机机械械能能不不守守恒恒，两两小小车车和和弹弹簧簧组组成成的的系系统统机机械能守恒械能守恒解析解析甲图中无论火箭匀速上升还是加速上升，由于有推力做功，机械能增加，因而机械能不守恒。甲图中无论火箭匀速上升还是加速上升，由于有推力做功，机械能增加，因而机械能不守恒。乙图中拉力乙图中拉力F F做功，机械能不守恒。做功，机械能不守恒。丙图中，小球受到的所有力都不做功，机械能守恒。丙图中，小球受到的所有力都不做功，机械能守恒。丁图中，弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为两小车的动能，两小车与弹簧组成的系统机械能守恒。丁图中，弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为两小车的动能，两小车与弹簧组成的系统机械能守恒。答案答案CDCD考点二机械能守恒定律的应用考点二机械能守恒定律的应用【例例2 2】如如图图5 5所示，一半径所示，一半径为为R R的光滑的光滑半半圆圆柱水平柱水平悬悬空放置，空放置，C C为圆为圆柱最高柱最高点，两小球点，两小球P P、Q Q用一用一轻质细线悬轻质细线悬挂在挂在半半圆圆柱上，水平柱上，水平挡挡板板ABAB及两小球开始及两小球开始时时位置均与半位置均与半圆圆柱的柱的圆圆心在同一水平心在同一水平线线上，水平上，水平挡挡板板ABAB与半与半圆圆柱柱间间有一小孔能有一小孔能让让小球通小球通过过，两小球，两小球质质量分量分别为别为m mP Pm m，m mQ Q4 4m m，水平，水平挡挡板板到水平面到水平面EFEF的距离的距离为为h h2 2R R，现让现让两小球从两小球从图图示位置由静止示位置由静止释释放，当小球放，当小球P P到达最高点到达最高点C C时时剪断剪断细细线线，小球，小球Q Q与水平面与水平面EFEF碰撞后等速反向被碰撞后等速反向被弹弹回，重力加速度回，重力加速度为为g g，不，不计计空气阻力，取空气阻力，取33。求：。求：图图5 5(1)(1)小球小球P P到达最高点到达最高点C C时时的速率的速率v vC C；(2)(2)小球小球P P落到落到挡挡板板ABAB上上时时的速率的速率v v1 1；(3)(3)小球小球Q Q反反弹弹后能上升的最大高度后能上升的最大高度h hmaxmax。(1)(1)本题中剪断细线前，细线对两小球均做功，两小球的机械能均不守恒，但取两小球和细线为系统，本题中剪断细线前，细线对两小球均做功，两小球的机械能均不守恒，但取两小球和细线为系统，则只有重力做功，满足机械能守恒。剪断细线后两小球的机械能均守恒，因此运用机械能守恒定律解题则只有重力做功，满足机械能守恒。剪断细线后两小球的机械能均守恒，因此运用机械能守恒定律解题时，一定要注意研究对象的选择。时，一定要注意研究对象的选择。(2)(2)用机械能守恒定律解题的基本思路用机械能守恒定律解题的基本思路【变式训练变式训练】2 2如如图图6 6所示，半径所示，半径为为R R的光滑半的光滑半圆圆形形轨轨道道CDECDE在在竖竖直平面内与光滑直平面内与光滑水平水平轨轨道道ACAC相切于相切于C C点，水平点，水平轨轨道道ACAC上上有有一一轻轻质质弹弹簧簧，弹弹簧簧左左端端连连接接在在固固定定的的挡挡板板上上，弹弹簧簧自自由由端端B B与与轨轨道道最最低低点点C C的的距距离离为为4 4R R，现现用用一一个个小小球球压压缩缩弹弹簧簧(不不拴拴接接)，当当弹弹簧簧的的压压缩缩量量为为l l时时，释释放放小小球球，小小球球在在运运动动过过程程中中恰恰好好通通过过半半圆圆形形轨轨道道的的最最高高点点E E；之之后后再再次次从从B B点点用用该该小小球球压压缩缩弹弹簧簧，释释放放后后小小球球经经过过BCDEBCDE轨轨道道抛抛出出后后恰恰好好落落在在B B点点，已已知知弹弹簧簧压压缩缩时时弹弹性性势势能能与与压压缩缩量量的的二二次次方方成成正正比比，弹弹簧簧始始终终处处在在弹弹性性限限度度内内，求求第第二二次次压缩时弹压缩时弹簧的簧的压缩压缩量。量。图图6 6谢谢！