機械能守恒-講義

課題機械能守恒教學(xué)目標掌握機械能守恒的內(nèi)容、條件及其運用重點、難點機械能守恒定律的運用教學(xué)內(nèi)容1．重力做功的特點與無關(guān)．只取決于2重力勢能；表達式〔l〕具有相對性．與的選取有關(guān)．但重力勢能的改變與此〔2〕重力勢能的改變與重力做功的關(guān)系．表達式．重力做正功時．重力勢能．重力做負功時．重力勢能．3．彈性勢能；發(fā)生形變的物體，在恢復(fù)原狀時能對，因而具有．這種能量叫彈性勢能。彈性勢能的大小跟有關(guān)4．機械能．包括、、．5．機械能守恒的條件；系統(tǒng)只或做功⑴只受重力作用分析引導(dǎo)學(xué)生自主探究，如下圖，小球下落過程中經(jīng)過高度h1的A點速度v1，經(jīng)高度h2的B點時速度為v2，由同學(xué)用學(xué)習過的知識〔牛頓定律或動能定理〕，分析下落過程中A、B兩位置的機械能之間的數(shù)量關(guān)系。A點到B點，由重力做功和重力勢能變化的關(guān)系，得：由上二式，得：①移項后，得：②即〔2〕分析守恒條件分析討論：泡沫球?qū)嶒灪秃诎鍍A斜后球不能擺到等高處的原因。泡沫球受到的阻力不能忽略，前面的推導(dǎo)過程中，，從能量轉(zhuǎn)化角度看，有機械能轉(zhuǎn)化為熱能，所以機械能將不斷減少。通過實驗和理論推導(dǎo)的證明：只有重力做功時，物體系統(tǒng)內(nèi)的機械能守恒?！泊颂帒?yīng)說明：重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)具有的〕如下圖,在豎直向下方向運動的小球,受重力和外力作用下,小球下落過程中經(jīng)過高度h1的A點速度v1，經(jīng)高度h2的B點時速度為v2，由同學(xué)用學(xué)習過的知識〔牛頓定律或動能定理〕，A點到B點，對物體根據(jù)動能定理,得:由重力做功和重力勢能變化的關(guān)系，得：由上二式,得除重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),做功是物體機械能的變化.機械能守恒定律機械能守恒定律內(nèi)容：在只有重力和彈簧彈力對物體做功的情況下，物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，物體機械能總量保持不變。表達式：E2=E1或△Ek=-△Ep。使用條件〔判斷方法〕：系統(tǒng)內(nèi)①只受重力或彈力；②除重力或彈力外，其它力不做功；③除重力或彈力外，其它力做功的代數(shù)和為零。研究對象：物體與地球組成的系統(tǒng)〔或物體與彈簧組成的系統(tǒng)〕例1：分析以下情況下機械能是否守恒？A．跳傘運發(fā)動從空中勻速下落過程B．物體以8m/s2在空中下落過程C．物體作平拋運動過程D．物體在細線拉力作用下沿光滑斜面上滑過程例2：以下情況中，物體的機械能有可能不變的是A．物體所受合外力為零，重力對物體做正功B．物體所受合外力為零，重力對物體做負功C．物體以5m/s2的加速度做直線運動D．物體以不變的速率在豎直平面內(nèi)做曲線運動AlCO例3：把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個擺〔如圖〕，擺長為lAlCO分析：這個問題直接用牛頓第二定律和運動學(xué)的公式來處理，需要用高等數(shù)學(xué)。通過前面的分析，我們知道小球在擺動過程中機械能守恒，可以用機械能守恒定律求解。解：〔物體重力勢能大小與所選取的參考平面〔零勢面〕有關(guān)；而重力勢能的變化量是與所選取的參考平面無關(guān)的。在討論物體系統(tǒng)的機械能時，應(yīng)先確定參考平面?！硻C械能題型一、能量的轉(zhuǎn)化和守恒1．如果某一物體在某一過程中機械能是守恒的，那么對這句話的理正確的選項是A．就是指勢能和動能都不變化B．當動能增加時，勢能一定減小C．當動能增加時，勢能有可能增加D．機械能守恒的過程是不存在的題型二、判斷一個力是否做功和做功正負BAO圖21.如圖2所示，木板可繞固定的水平軸O轉(zhuǎn)動。木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置，木板上的物塊始終相對于木板靜止。在這一過程中，物塊的重力勢能增加了2J。用NBAO圖2Ａ．N和f對物塊都不做功Ｂ．N對物塊做功2J，f對物塊不做功Ｃ．N對物塊不做功，f對物塊做功2JＤ．N和f對物塊所做功的代數(shù)和為02．如圖，A、B疊放著，A用繩系在固定的墻上，用力F拉著B右移，用F′、FAB和FBA分別表示繩對A的拉力、A對B的摩擦力和B對A的摩擦力，那么A．F做正功，F(xiàn)AB做負功，F(xiàn)BA做正功，F(xiàn)′不做功B．F和FBA做正功，F(xiàn)AB和F′做負功C．F做正功，其他力都不做功D．F對B做正功，F(xiàn)AB做負功，F(xiàn)BA和F′對A都不做功3．關(guān)于摩擦力對物體做功，以下說法中正確的選項是BA．滑動摩擦力總是做負功B．滑動摩擦力可能做負功，也可能做正功C．靜摩擦力對物體一定做負功D．靜摩擦力對物體總是做正功題型三、恒力做功的計算4．兩個互相垂直的力F1和F2作用在同一物體上，使物體運動，物體通過一段位移時，力F1對物體做功4J，力F2對物體做功3J，那么力F1和F2的合力對物體做功為A．7JB．2JC．5JD．3.5J5．用400N的力在水平地面上拉車行走50m，拉力與車前進的方向成30°角。那么，拉力對車做的功是A．2.0×104JB．1.0×104JC．1.7×104JD．以上均不對6．如圖，滑輪和繩的重力及摩擦不計，用力F提升原來靜止的質(zhì)量為m=10kg的物體，以大小為a=2m/s2的加速度勻加速上升。求(1)前3秒內(nèi)力F做的功；(2)第3秒末力F的功率．(g取10m/s2)題型四、功率的計算8．質(zhì)量為m的物體從傾角為α的固定的光滑斜面由靜止開始下滑，斜面高為h，當物體滑至斜面底端，重力做功的瞬時功率為A．mgB．1/2mgsinαC．mgsinαD．mg9．質(zhì)量為m=3kg的物體在F=6N的水平力作用下，在光滑水平面上從靜止開始運動，運動時間t=3s，求：(1)力F在t=3s內(nèi)對物體所做功的平均功率；(2)在3s末力F對物體做功的瞬時功率18W36W題型五、機車啟動問題10．汽車發(fā)動機的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍，g取10m/s2，問：(1)汽車保持額定功率從靜止啟動后能到達的最大速度是多少？(2)假設(shè)汽車保持0.5m/s2的加速度做勻加速運動，這一過程能維持多長時間？12m/s16S重力勢能題型一、重力做功的特點1．如圖，質(zhì)量為m的小球從高為h的斜面上的A點滾下經(jīng)水平面BC后，再滾上另一斜面，當它到達h/3處的D點時，速度為零，此過程中重力做的功是多少？題型二、重力勢能的相對性2．桌面離地高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高為H處自由下落，不計空氣阻力，假設(shè)桌面為零勢能的參考平面，那么小球在圖示位置處的重力勢能A、mghB、mgHC、mg(H+h)D、mg(H-h)題型三、重力做功與重力勢能的變化3．如圖，一條鐵鏈長為2m，質(zhì)量為10kg，放在水平地面上，拿住一端提起鐵鏈直到鐵鏈全部離開地面的瞬間，物體克服重力做功為多少?題型四、機械能守恒1．物體在平衡力作用下的運動中，物體的機械能、動能、重力勢能有可能發(fā)生的是A、機械能不變．動能不變B動能不變．重力勢能可變化C、動能不變．重力勢能一定變化D假設(shè)重力勢能變化．那么機械能變化2．質(zhì)量為m的小球．從桌面上豎直拋出，桌面離地高為h．小球能到達的離地面高度為H，假設(shè)以桌面為零勢能參考平面，不計空氣氣阻力那么小球落地時的機械能為ABCA、mgHB．mghCmg〔H＋h〕Dmg〔HABC3．如圖，一小球自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．假設(shè)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