2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版2019必修第二冊(cè)8.4機(jī)械能守恒定律 課件20

機(jī)械能守恒定律二、機(jī)械能守恒定律的條件三、解題要點(diǎn)一、機(jī)械能守恒定律回顧：1、本章我們學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能？動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能2、動(dòng)能和重力勢(shì)能如何表示？1.機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化2.機(jī)械能守恒定律

與物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)的能稱之為機(jī)械能。動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。

如圖所示，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能和動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化。

如圖所示，質(zhì)量為m的物體，從高處自由下落，當(dāng)它位于A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為Ghv11A

一、機(jī)械能守恒定律*

如果Flash動(dòng)畫(huà)無(wú)法正常顯示，請(qǐng)點(diǎn)擊這里

當(dāng)物體下落到B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為Ghv11A

hv22B

從A到B，重力做的功為所以

在只有重力做功的條件下，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做機(jī)械能守恒定律。

二、機(jī)械能守恒定律的條件

（1）在只受重力做功的條件下，物體的機(jī)械能守恒。

（2）物體在只有彈力做功的情況下，只發(fā)生動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)械能也守恒。*

如果Flash動(dòng)畫(huà)無(wú)法正常顯示，請(qǐng)點(diǎn)擊這里內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。表達(dá)式：

【例1】以9.8m/s的初速度豎直上拋質(zhì)量為200g的小球，不計(jì)空氣阻力，求:（1）此球所能達(dá)到最大高度

;（2）當(dāng)它達(dá)到最大高度一半時(shí)，它的動(dòng)能和重力勢(shì)能各是多少？

分析：小球在豎直上升過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，小球只受重力作用，所以機(jī)械能守恒。Ghv=0

hv11

小球在豎直上升過(guò)程中，其動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。當(dāng)小球的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能時(shí),小球不能再升高了，這時(shí)小球所在的高度h

，就是它所能達(dá)到的最大高度。

到達(dá)最大高度時(shí)的機(jī)械能為

（2）當(dāng)小球達(dá)到最大高度一半時(shí)，它的重力勢(shì)能是

此時(shí)小球的動(dòng)能為

根據(jù)機(jī)械能守恒定律有

解:（1）取拋出點(diǎn)為零勢(shì)能面。

拋出點(diǎn)的機(jī)械能為

1.根據(jù)題意，選取研究對(duì)象。

2.分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受各個(gè)力的做功情況，判斷是否符合機(jī)械能守恒定律的條件。

3.若符合定律成立的條件，先要選取合適的零勢(shì)能面，確定研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的初、末狀態(tài)的機(jī)械能值。

4.根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程，并代入數(shù)值求解。

三、解題要點(diǎn)

分析：由于斜面是光滑的，不計(jì)摩擦力，又不計(jì)空氣阻力，因此，物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受重力G和斜面的支持力FN二個(gè)力的作用。因?yàn)橹С至εc物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直,不做功，物體在下滑過(guò)程中只有重力做功，所以可以用機(jī)械能守恒定律求解。h

【例2】一個(gè)物體從光滑斜面頂端由靜止開(kāi)始下滑，如圖所示。斜面高1

m,長(zhǎng)2

m，不計(jì)空氣阻力,物體滑到斜面底端的速度是多大？GFN

解：設(shè)物體的質(zhì)量為m

，到達(dá)斜面底端時(shí)速度為v，物體在初狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能為

根據(jù)機(jī)械能守恒定律有

末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能為1.在下面各實(shí)例中，哪些過(guò)程機(jī)械能是守恒的，哪些是不守恒的？為什么？

（1）物塊沿光滑斜面下滑；

（2）物塊沿斜面勻速下滑；

（3）物體做自由落體運(yùn)動(dòng)；

（4）跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中張開(kāi)降落傘后勻速下落。2.運(yùn)動(dòng)員用手把離地1.6m高處的鉛球推出去，使之獲得

5m/s的斜向上方的初速度，不計(jì)空氣阻力，求鉛球落地時(shí)的速度。

練習(xí)3、如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一段四分之一圓弧軌道，半徑OA在水平方向，一個(gè)小球從頂端A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，已知軌道半徑R＝10cm，不計(jì)摩擦，求小球剛離開(kāi)軌道底端B點(diǎn)時(shí)的速度大?。?/p>

分析：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，小球在軌道上作變速圓周運(yùn)動(dòng)，受到重力和支持力作用，支持力是一個(gè)大小、方向均改變的力，但因其方向始終垂直于小球的運(yùn)動(dòng)方向，所以支持力對(duì)小球不做功（這是難點(diǎn)），全程只有重力作功，所以該題可用機(jī)械能守恒定律求解。4、如圖所示，物體A、B用繩子連接穿過(guò)定滑輪，已知mA=2mB,繩子的質(zhì)量不計(jì)，忽略一切摩擦，此時(shí)物體A、B距地面高度均為H，釋放A，求當(dāng)物體A剛到達(dá)地面時(shí)的速度多大（設(shè)物體B到滑輪的距離大于H）？分析：以物體A為研究對(duì)象，它受到重力和拉力作用，其中重力做正功，拉力做負(fù)功，物體A的機(jī)械能不守恒。以物體B為研究對(duì)象，它受到重力和拉力作用，其中重力做負(fù)功，拉力做正功，物體B的機(jī)械能不守恒。因?yàn)閷?duì)物體A來(lái)講，拉力對(duì)它作的功為－FH，對(duì)物體B來(lái)講，拉力對(duì)它作的功為FH，其代數(shù)和為0。也就是說(shuō)若以物體A、B（含地球）這個(gè)大系統(tǒng)為研究對(duì)象可得運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有兩物體的重力做功，沒(méi)有其他外力做功，這個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。2、機(jī)械能守恒定律1、機(jī)械能課堂小結(jié)概念：表達(dá)式：機(jī)械能是標(biāo)量，具有相對(duì)性機(jī)械能守恒的三種表達(dá)式1、系統(tǒng)初狀態(tài)總機(jī)械能E1等于末狀態(tài)機(jī)械能E2，即E1

＝E2