高中物理必修二-機械能守恒定律課件

7.8機械能守恒定律知識回顧：動能、重力勢能、彈性勢能的概念一、機械能：1、定義：動能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。符號：E，

2、一個系統(tǒng)的機械能等于各物體的動能與勢能總和：E=Ek+Ep。EP：為重力勢能與彈性勢能的總和。隨著人類能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量的利用率，是人類所面臨的一項重要任務(wù)，右圖是上?！懊髦榫€”某輕軌車站的設(shè)計方案，與站臺連接的軌道有一個小的坡度。

進站前關(guān)閉發(fā)動機，機車憑慣性上坡，動能變成勢能儲存起來，出站時下坡，勢能變成動能，節(jié)省了能源。2、動能與勢能的轉(zhuǎn)化：

明珠號列車為什么在站臺上要設(shè)置一個小小的坡度？

⑴生活中的實例車站車站示意圖舉世聞名的三峽工程怎樣利用水利發(fā)電？射箭項目蹦極運動分析運動員下落過程中，動能和勢能之間怎樣轉(zhuǎn)化的？①如圖，一個質(zhì)量為m的小球自由下落或做平拋運動或沿光滑斜面下滑，經(jīng)過某高度為h１的A點時速度為v１，下落到某高度為h2的B點時速度為v2，試寫出小球在A點時的機械能EA和在B點時的機械能EB，并找出小球在A、B時所具有的機械能EA、EB之間的數(shù)量關(guān)系。平拋運動⑵探究動能與勢能的轉(zhuǎn)化的規(guī)律②動能與彈性勢能、重力勢能的轉(zhuǎn)化如圖甲，小球向右壓縮彈簧，試分析此過程中小球的動能與彈簧的彈性勢能的轉(zhuǎn)化情況。若不計一切阻力機械能是否守恒？如圖乙，開始彈簧處于原長，小球由靜止釋放，分析小球向下運動到最低點的過程中動能、重力勢能、彈性勢能的轉(zhuǎn)化情況。機械能是否守恒？甲圖乙圖高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)二、機械能守恒定律：1、內(nèi)容：物體系統(tǒng)在某一過程中，如果只有重力或彈黃的彈力做功。則該過程中物體系的動能與勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，總的機械能保持不變。2、表達式：公式一：Ep1＋Ek1=Ep2＋Ek2。（單個物體）或：EA＋EB=E/A＋E/B。（兩個物體）公式二：ΔEp減=ΔEk增或ΔEp增=ΔEk減。（單個物體）或：ΔEA減=ΔEB增。（兩個物體）強調(diào)：物體和地球組成系統(tǒng)的機械能可簡稱為該物體的機械能；物體、彈簧、地球組成系統(tǒng)的機械能，不能簡稱為物體的機械能，必須說明是物體和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能。高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)3、守恒定律的理解：⑴機械能守恒定律的研究對象是：物體系。若過程有重力勢能參與轉(zhuǎn)化，則地球包含在物體系中。若過程有彈性勢能參與轉(zhuǎn)化，則整根彈簧包含在物體系中。⑵守恒的意義：機械能是狀態(tài)量，機械能守恒是指過程中系統(tǒng)在任意位置（或時刻）機械能都相等，不僅僅是初、末狀態(tài)的機械能相等。⑶守恒條件：整個過程中只有重力或彈簧的彈力做功；系統(tǒng)受到的外力和系統(tǒng)的內(nèi)力，不做功或做功的代數(shù)和為零。高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)4、條件的理解：⑴守恒條件是對功的限制，不是對力限制。系統(tǒng)可以受到除重力、彈簧彈力以外的其它各種力(不管內(nèi)力或外力)作用，且它們合力可以不為零。但其它力必須不做功或做功的代數(shù)和為零。只要其它力做的總功不為零，系統(tǒng)機械能就不守恒。⑵守恒是針對某個特定的系統(tǒng)而言的。當過程中外界(即外力)對系統(tǒng)(或系統(tǒng)對外界)做的總功不為零時，即有能量的進、出系統(tǒng)時，系統(tǒng)的機械能就不守恒。⑶守恒是機械能守恒，不是能量守恒。當過程中系統(tǒng)的內(nèi)力做功，使機械能與其它形式的能量有相互轉(zhuǎn)化時，系統(tǒng)機械能將不守恒。⑷下列情況機械能不守恒：系統(tǒng)內(nèi)有滑動摩擦力、電磁力做功；系統(tǒng)內(nèi)有動力裝置(人、機械)做功；系統(tǒng)內(nèi)物體之間發(fā)生有動能損失的非彈性碰撞。高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)5、判斷機械能守恒的方法：⑴做功判斷法：若過程中只有重力、彈簧的彈力做功，其它的內(nèi)、外力做功的代數(shù)和為零，系統(tǒng)機械能守恒。⑵能量轉(zhuǎn)化法：若過程中只有系統(tǒng)內(nèi)物體間的動能和勢能間的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)與外界發(fā)生沒有能量的傳遞，系統(tǒng)內(nèi)部也沒有把機械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，則系統(tǒng)的機械能守恒。⑶機械能的增減法：若過程中系統(tǒng)的動能、勢能均增加或均減小，系統(tǒng)機械能不守恒；若動能增加、勢能不變或勢能增加、動能不變，系統(tǒng)機械能不守恒。高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)判斷下列運動機械能是否守恒繩拉著物體沿著光滑的斜面勻速上升跳傘員利用降落傘在空中勻速下落繩系小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)

例題1：下列過程中，物體的機械能一定守恒的是：（）A、物體做勻速直線運動B、物體做斜拋運動C、在固定光滑曲面上運動的物體。D、物體以0.8g的加速度向上做勻減速運動E、物體運動過程中合外力做功為零。F、物體在運動過程中只有動能與重力勢能間的相互轉(zhuǎn)化。G、運動過程中物體只受重力作用。H、運動過程中物體只受彈簧的彈力作用。BFG高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題2：質(zhì)量為m的物體，以速度v離開高為H的桌子，當它落到距地面高為h的A點時，速度為VA。以地面為零勢面，在不計空氣阻力的情況下，下列哪些說法是正確的是：（）A.物體在A點具有的機械是：B.物體在A點具有的機械能是：C.物體在A具有的動能是：D.物體在A點具有的動能是：ABC高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題3如圖所示，木塊B放在光滑的水平桌面上，子彈A沿水平方向射入木塊并停在木塊內(nèi)，然后將彈簧C壓縮到最短。則下列說法中正確的有（）A、子彈射入木塊過程中，A、B系統(tǒng)的機械能守恒B、子彈射入木塊過程中，A、B系統(tǒng)的機械能不守恒C、木塊壓縮彈簧的過程中，B、C系統(tǒng)的機械能守恒D、木塊壓縮彈簧的過程中，A、B、C組成的系統(tǒng)機械能守恒。BD例題4：如圖所示，小球自a點由靜止自由下落，到b點時與彈簧接觸，到c點時彈簧被壓縮到最短，若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由a→b→c的運動過程中：（）A、小球和彈簧總機械能守恒。B、小球的重力勢能隨時間均勻減少C、小球在b點時動能最大。D、到c點時小球重力勢能的減少量等于彈等于簧彈性勢能的增加量。AD三、機械能守恒定律的應(yīng)用：1、用機械能守恒定律解題的基本步驟：第一步：明確研究系統(tǒng)及組成，明確所研究的物理過程。確定過程的初、末位置。第二步：對研究對象進行受力分析，確定各力在過程中的做功情況，判斷系統(tǒng)的機械能是否守恒。第三步：選取零勢面，確定初、末狀態(tài)狀態(tài)系統(tǒng)的機械能。或分析過程中機械能的轉(zhuǎn)化情況，確定動能、勢能的增減情況，列出機械能守恒方程。

E1=E2或ΔEp增=ΔEk減。第四步：根據(jù)臨界條件或物體之間的連接情況，確定各物體之間的速度關(guān)系、高度關(guān)系，列出輔助方程。第五步：求解方程、分析結(jié)果。高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題5：一個人站在陽臺上，以相同的速率v0拋出四個相同的小球，A球豎直向上拋出、B球豎直向下拋出、C球水平拋出、D斜向上拋出，最終它們都落在水平地面上。若不計空氣阻力則下列說法中正確的有：()A．落地時四球的速度相同。B．落地時四球重力做功的瞬時功率相同。C．運動過程中A球重力做的功最大。D、運動過程中重力做的功平均功率B球最大。D高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題6：將一物體以速度v0從地面豎直上拋，當物體運動到某高度時，物體的動能恰為重力勢能的一半，不計空氣阻力，則這個高度為：（）

A、v2/g B、v2/2gC、v2/3g D、v2/4gC高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題7：如圖所示，均勻鐵鏈長為L，平放在距離地面高為2L的光滑水平面上，其長度1/5的懸垂于桌面下，從靜止開始釋放鐵鏈，求鐵鏈下端剛要著地時的速度？高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題8：半徑為R的圓桶固定在小車上，一小球在圓桶的最低點隨小車以速度v向右勻速運動，在小車的前面有一固定的障礙物，如圖所示。當小車碰到障礙物后立即停止運動，小球在圓桶內(nèi)上升的最大高度可能是：()ABC高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題9：長為L的輕繩一端系在0點上，另一端系一質(zhì)量為m的小球。在0點的正下方有固定的釘子P。將輕繩拉直且水平，從靜止釋放小球，如圖所示。已知輕繩承受的最大拉力為小球重力9倍。要使輕繩碰到釘子后繞P做完整的圓周運動，求0P之間的距離取值范圍0.4L≤d≤0.75L高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題10：如圖所示，游樂列車由許多節(jié)車廂組成。列車全長為L，圓形軌道半徑為R，（R遠大于一節(jié)車廂的高度h和長度l，但L>2πR）.已知列車的車輪是卡在導(dǎo)軌上的光滑槽中只能使列車沿著圓周運動，在軌道的任何地方都不能脫軌。試問：在沒有任何動力的情況下，列車在水平軌道上應(yīng)具有多大初速度v0，才能使列車通過圓形軌道而運動到右邊的水平軌道上？高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題11：如圖所示，粗細均勻的U形管內(nèi)裝有總長為4L的水。開始時閥門K閉合，左右支管內(nèi)水面高度差為L。打開閥門K后，左右水面剛好相平時左管液面的速度是多大？（摩擦阻力忽略不計）高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)⑴VA=0.8√10m/s；VB=0.4√10m/s⑵W=－3.2J例題12：如圖所示，一根長為1.2m，可繞Ｏ軸在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動的細桿AB，已知OA=0.8m；OB=0.4m，質(zhì)量均為1kg的兩個球分別固定在桿的A、B端，由水平位置自由釋放，求：⑴輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時兩球的速度。⑵此過程中輕桿對A端小球做的功。高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題13：在一個半徑為R的半圓形軌道上端固定一個小定滑輪，一根輕繩跨過定滑輪兩端分別系著質(zhì)量分別為m1、m2可視為質(zhì)點的小物塊，如圖所示。釋放輕繩，m1將從半圓形光滑軌道的頂端沿軌道由靜止下滑。求m1經(jīng)過軌道最低點時的速度。高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題14：質(zhì)量為m的小球固定在光滑輕細桿的上端，細桿通過光滑限位孔保持豎直．在光滑水平面上放置一質(zhì)量為M＝2m的凹形槽，凹形槽的光滑內(nèi)表面如圖所示，AB部分是斜面，與水平面成θ＝530，BCD部分是半徑為R的圓弧面，AB與BCD兩面在B處相切．讓細桿的下端與凹形槽口的左邊緣A點接觸．現(xiàn)將小球釋放，求：(1)當輕細桿的下端滑到凹形槽的最低點C時，凹形槽的速度v是多大；(2)輕細桿的下端能否運動到凹形槽口的右邊緣D點；(只要回答“能”或“不能”，不需說明原因)(3)當輕細桿的下端滑到B點的瞬間，小球和凹形槽的v1、v2速度各是多大．高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題15：質(zhì)量為m1的物體A經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量為m2的物體B相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B都處于靜止狀態(tài)。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都處于伸直狀態(tài)，A上方的一段繩沿豎直方向?，F(xiàn)在掛鉤上掛一質(zhì)量為m3的物體C并從靜止狀態(tài)釋放，已知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升。若將C換成另一個質(zhì)量為(m1+m3)的物體D，仍從上述初始位置由靜止狀態(tài)釋放，求這次B剛離地面時D的速度的大小。已知重力加速度為g。高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機械能守恒定律(共32張PPT)例題16：如圖所示，質(zhì)量均為m的兩個小球固定在一直角尺的A、B兩端，直角尺的頂點O處有光滑的固定的水平軸。OB、AB的長分別為L和2L。開始時直角尺的