高中物理必修二78機(jī)械能守恒定律課件

1、7.8 機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律考點(diǎn)知識(shí)梳理考點(diǎn)知識(shí)梳理 “只有重力和彈力做功只有重力和彈力做功”這一條件可理解為包含這一條件可理解為包含下列兩種情況；只受重力或彈力；除重力和下列兩種情況；只受重力或彈力；除重力和彈力外，其它力不做功（或其它力做功的代數(shù)和彈力外，其它力不做功（或其它力做功的代數(shù)和為零）。為零）。5 5判斷機(jī)械能是否守恒的方法判斷機(jī)械能是否守恒的方法 (1)(1)用做功來(lái)判斷：分析物體或物體受力情況用做功來(lái)判斷：分析物體或物體受力情況( (包括內(nèi)力和外力包括內(nèi)力和外力) )，明確各力做功的情況，若對(duì)物，明確各力做功的情況，若對(duì)物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功，沒(méi)有其他力做功或體

2、或系統(tǒng)只有重力或彈力做功，沒(méi)有其他力做功或其它力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒。其它力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒。 (2)(2)用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判定：若物體系中只有動(dòng)能和用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判定：若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其它形式的能的轉(zhuǎn)化，勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其它形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒。則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 (3)(3)對(duì)一些繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等對(duì)一些繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等問(wèn)題，除非題目特別說(shuō)明，機(jī)械能必定不守恒，完問(wèn)題，除非題目特別說(shuō)明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過(guò)程機(jī)械能也不守恒。全非彈性碰撞過(guò)程機(jī)械能也不守恒。 基本思路如下

3、：基本思路如下： (1)(1)選取研究對(duì)象選取研究對(duì)象物體系或物體物體系或物體 (2)(2)根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過(guò)程，進(jìn)行受力根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過(guò)程，進(jìn)行受力和做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒。和做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒。 (3)(3)恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在過(guò)程恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在過(guò)程的初末態(tài)時(shí)的機(jī)械能。的初末態(tài)時(shí)的機(jī)械能。 (4)(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解。根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解。典型例題解析典型例題解析 練習(xí)、練習(xí)、一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m的木塊放在地面上，用一根輕的木塊放在地面上，用一根輕彈簧連著木塊，如圖示，用恒力彈簧連著木塊

4、，如圖示，用恒力F F拉彈簧，使木拉彈簧，使木塊離開(kāi)地面，如果力塊離開(kāi)地面，如果力F F的作用點(diǎn)向上移動(dòng)的距離的作用點(diǎn)向上移動(dòng)的距離為為h h，則（，則（ ）A. A. 木塊的重力勢(shì)能增加了木塊的重力勢(shì)能增加了FhFhB. B. 木塊的機(jī)械能增加了木塊的機(jī)械能增加了FhFhC. C. 拉力做的功為拉力做的功為FhFhD. D. 木塊的動(dòng)能增加了木塊的動(dòng)能增加了FhFhFmC例例2. 一個(gè)物體在平衡力的作用下運(yùn)動(dòng)一個(gè)物體在平衡力的作用下運(yùn)動(dòng),則在該物體的運(yùn)動(dòng)則在該物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中過(guò)程中, 物體的物體的 ( ) A. 機(jī)械能一定保持不變機(jī)械能一定保持不變 B. 動(dòng)能一定保持不變動(dòng)能一定保持不變 C

5、. 動(dòng)能保持不變動(dòng)能保持不變, 而重力勢(shì)能可能變化而重力勢(shì)能可能變化 D. 若重力勢(shì)能發(fā)生了變化若重力勢(shì)能發(fā)生了變化, 則機(jī)械能一定發(fā)生變化則機(jī)械能一定發(fā)生變化B C D 練習(xí)練習(xí)1 1. .下列運(yùn)動(dòng)物體，機(jī)械能守恒的有下列運(yùn)動(dòng)物體，機(jī)械能守恒的有( )( )A.A.物體沿斜面勻速下滑物體沿斜面勻速下滑B.B.物體沿豎直平面內(nèi)的圓形軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體沿豎直平面內(nèi)的圓形軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C.C.跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中勻速下落跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中勻速下落D.D.沿光滑曲面自由下滑的木塊沿光滑曲面自由下滑的木塊D二二.機(jī)械能守恒定律的理解及應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的理解及應(yīng)用練習(xí)練習(xí)2.2.下列關(guān)于機(jī)械能守恒的

6、說(shuō)法中正確的是下列關(guān)于機(jī)械能守恒的說(shuō)法中正確的是A.A.做勻速運(yùn)動(dòng)的物體做勻速運(yùn)動(dòng)的物體, ,其機(jī)械能一定守恒其機(jī)械能一定守恒 ( )( )B.B.做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體, ,其機(jī)械能一定不守恒其機(jī)械能一定不守恒C.C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體, ,其機(jī)械能一定守恒其機(jī)械能一定守恒D.D.以上說(shuō)法都不正確以上說(shuō)法都不正確D練習(xí)練習(xí)3 3、 以下說(shuō)法正確的是（以下說(shuō)法正確的是（ ）（A A）系統(tǒng)受到合外力為零時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能和總系統(tǒng)受到合外力為零時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能和總動(dòng)量都守恒動(dòng)量都守恒（B B）一個(gè)物體做勻速運(yùn)動(dòng)，它的機(jī)械能一定守恒）一個(gè)物體做勻速運(yùn)動(dòng)，它的機(jī)械能一

7、定守恒（C C）一個(gè)物體所受的合外力不為零，它的機(jī)械能）一個(gè)物體所受的合外力不為零，它的機(jī)械能可能守恒可能守恒（D D） 一個(gè)物體所受合外力的功為零，它一定保一個(gè)物體所受合外力的功為零，它一定保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)C 練習(xí)練習(xí)4.4. 下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）（A A）物體的機(jī)械能守恒時(shí)，一定只受到重力和）物體的機(jī)械能守恒時(shí)，一定只受到重力和 彈力的作用彈力的作用（B B）物體處于平衡狀態(tài)時(shí)機(jī)械能一定守恒）物體處于平衡狀態(tài)時(shí)機(jī)械能一定守恒（CC）在重力勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化中，物體除受重）在重力勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化中，物體除受重 力外還受其他力時(shí)，其機(jī)械能可以守恒

8、力外還受其他力時(shí)，其機(jī)械能可以守恒（D D）物體重力勢(shì)能和動(dòng)能之和增大時(shí)，必定是）物體重力勢(shì)能和動(dòng)能之和增大時(shí)，必定是 有重力以外的力對(duì)它做了功有重力以外的力對(duì)它做了功A B例例3.3.如下圖所示，小球從高處下落到豎直放置如下圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧的輕彈簧 上，在將彈簧壓縮到最短的整個(gè)過(guò)上，在將彈簧壓縮到最短的整個(gè)過(guò)程中，下列關(guān)于能量程中，下列關(guān)于能量 的敘述中正確的是的敘述中正確的是（ ） （A A）重力勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變）重力勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變（B B）重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變）重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變（C C）動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變）動(dòng)

9、能和彈性勢(shì)能之和總保持不變（D D）重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能）重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變之和總保持不變D【例例4 4】一條長(zhǎng)為一條長(zhǎng)為L(zhǎng) L的均勻鏈條，放在光滑水平桌面上，的均勻鏈條，放在光滑水平桌面上，鏈條的一半垂于桌邊，如圖所示鏈條的一半垂于桌邊，如圖所示現(xiàn)由靜止開(kāi)始使鏈現(xiàn)由靜止開(kāi)始使鏈條自由滑落，當(dāng)它全部脫離桌面時(shí)的速度為多大條自由滑落，當(dāng)它全部脫離桌面時(shí)的速度為多大? ?【解析解析】因桌面光滑，鏈條雖受桌面的支持力，但支因桌面光滑，鏈條雖受桌面的支持力，但支持力對(duì)鏈條不做功，在鏈條下滑過(guò)程中只有重力對(duì)鏈持力對(duì)鏈條不做功，在鏈條下滑過(guò)程中只有重力對(duì)鏈條做功，故鏈條下滑過(guò)程中機(jī)

10、械能守恒條做功，故鏈條下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒 設(shè)鏈條總質(zhì)量為，由于鏈條均勻，因此對(duì)鏈條所研設(shè)鏈條總質(zhì)量為，由于鏈條均勻，因此對(duì)鏈條所研究部分可認(rèn)為其重心在它的幾何中心，選取桌面為零究部分可認(rèn)為其重心在它的幾何中心，選取桌面為零勢(shì)能面，則初、末狀態(tài)的機(jī)械能分別為：勢(shì)能面，則初、末狀態(tài)的機(jī)械能分別為：初態(tài)：初態(tài)：010,24kopLEEmg 末態(tài)：末態(tài)：21,22kttptLEmvEmg 2112422tLLomgLmvmg132tvgL 練習(xí)練習(xí). .長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng) L質(zhì)量分布均勻的繩子，對(duì)稱地懸掛質(zhì)量分布均勻的繩子，對(duì)稱地懸掛在輕小的定滑輪上，如圖所示在輕小的定滑輪上，如圖所示. .輕輕地推動(dòng)一下，

11、輕輕地推動(dòng)一下，讓繩子滑下，那么當(dāng)繩子離開(kāi)滑輪的瞬間，繩讓繩子滑下，那么當(dāng)繩子離開(kāi)滑輪的瞬間，繩子的速度為子的速度為 . .解：解：由由機(jī)械能守恒定律，取機(jī)械能守恒定律，取小滑輪處為零勢(shì)能面小滑輪處為零勢(shì)能面. .22124212mvLmgLmggLv21gL/2v 例例5.5.將細(xì)繩繞過(guò)兩個(gè)定滑輪將細(xì)繩繞過(guò)兩個(gè)定滑輪A A和和B B繩的兩端各系繩的兩端各系一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為mm的砝碼。的砝碼。A A、B B間的中點(diǎn)間的中點(diǎn)CC掛一質(zhì)量為掛一質(zhì)量為MM的小球，的小球，M2mMmB ，跨放在一個(gè)光滑的半圓柱體上，半圓柱體的半徑為跨放在一個(gè)光滑的半圓柱體上，半圓柱體的半徑為R R，A A、B B

12、剛好貼在圓柱體的截面水平直徑兩端，如剛好貼在圓柱體的截面水平直徑兩端，如下圖所示，今讓兩球由靜止釋放，當(dāng)下圖所示，今讓兩球由靜止釋放，當(dāng)B B到達(dá)圓柱體到達(dá)圓柱體的最高點(diǎn)時(shí)，剛好脫離圓柱體，試求：的最高點(diǎn)時(shí)，剛好脫離圓柱體，試求：(1)(1)B B到最高到最高點(diǎn)的速度。點(diǎn)的速度。(2) (2) mA和和mB的比值。的比值。 例例7.7.如圖所示，一對(duì)雜技演員（都視為質(zhì)點(diǎn)）乘秋千如圖所示，一對(duì)雜技演員（都視為質(zhì)點(diǎn)）乘秋千（秋千繩處于水平位置）從（秋千繩處于水平位置）從A A點(diǎn)由靜止出發(fā)繞點(diǎn)由靜止出發(fā)繞O O點(diǎn)下擺，點(diǎn)下擺，當(dāng)擺到最低點(diǎn)當(dāng)擺到最低點(diǎn)B B時(shí)，女演員在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水時(shí)，女演員

13、在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，然后自已剛好能回到高處平方向推出，然后自已剛好能回到高處A A 。已知男演。已知男演員質(zhì)量和女演員質(zhì)量之比員質(zhì)量和女演員質(zhì)量之比m m1 1: : m m2 2 =2:1, =2:1,秋千的質(zhì)量不秋千的質(zhì)量不計(jì)，秋千的擺長(zhǎng)為計(jì)，秋千的擺長(zhǎng)為R R , , C C 點(diǎn)比點(diǎn)比O O 點(diǎn)低點(diǎn)低5 5R R。求男演員落地點(diǎn)求男演員落地點(diǎn)C C 與與O O 點(diǎn)的水平距離點(diǎn)的水平距離S S。ABCs5ROR解：設(shè)分離前男女演員在秋千最低點(diǎn)解：設(shè)分離前男女演員在秋千最低點(diǎn)B B 的速度為的速度為v v0 0，由，由機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律(m(m1 1+m+m2 2)

14、gR= (m)gR= (m1 1+m+m2 2)v)v0 02 2 設(shè)剛分離時(shí)男演員速度的大小為設(shè)剛分離時(shí)男演員速度的大小為v v1 1, ,方向與方向與v v0 0相同；相同；女演員速度的大小為女演員速度的大小為v v2 2，方向與，方向與v v0 0相反，由動(dòng)量守恒相反，由動(dòng)量守恒(m(m1 1+m+m2 2)v)v0 0=m=m1 1v v1 1m m2 2v v2 2分離后，男演員做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)男演員從被推出到分離后，男演員做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)男演員從被推出到落在落在C C點(diǎn)所需的時(shí)間為點(diǎn)所需的時(shí)間為t t ，根據(jù)題給條件，由運(yùn)動(dòng)學(xué)，根據(jù)題給條件，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律規(guī)律4R=gt4R=gt2 2

15、s=v s=v1 1t t根據(jù)題給條件，女演員剛好回到根據(jù)題給條件，女演員剛好回到A A點(diǎn)，由機(jī)械能守恒點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律定律,m,m2 2gR=mgR=m2 2v v2 22 2已知已知m m1 1/m/m2 2=2,=2,由以上各式可得由以上各式可得 s=8Rs=8R例例7.如圖如圖5 -4 -55 -4 -5所示，長(zhǎng)度相同的三根輕桿構(gòu)成一個(gè)所示，長(zhǎng)度相同的三根輕桿構(gòu)成一個(gè)正三角形支架，在正三角形支架，在A A處固定質(zhì)量為處固定質(zhì)量為2m2m的小球，的小球，B B處固定質(zhì)處固定質(zhì)量為量為m m的小球支架懸掛在的小球支架懸掛在0 0點(diǎn)，可繞過(guò)點(diǎn)，可繞過(guò)O O點(diǎn)并與支架所點(diǎn)并與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)OBOB與地面相垂直，與地面相垂直，放手后開(kāi)始