高中物理 第七章 第九節(jié)《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》課件 新人教版必修2.ppt

機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 機(jī)械能守恒定律 1 內(nèi)容 在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi) 動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化 而總的機(jī)械能保持不變 例1 如圖所示 一輕質(zhì)彈簧固定于O點(diǎn) 另一端系一小球 將小球從與O點(diǎn)在同一水平面且彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)初速地釋放 讓它自由擺下 不計(jì)空氣阻力 在小球由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過(guò)程中 A 小球的重力勢(shì)能減小B 小球的重力勢(shì)能增大C 小球的機(jī)械能不變D 小球的機(jī)械能減小 機(jī)械能守恒定律的研究對(duì)象是系統(tǒng) 應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí) 要注意對(duì)哪一系統(tǒng)機(jī)械能是守恒的 對(duì)哪一部分機(jī)械能是不守恒的 2 球m用輕彈簧連接 由水平位置釋放 在球擺至最低點(diǎn)的過(guò)程中 A m的機(jī)械能守恒B m的動(dòng)能增加C m的機(jī)械能減少D m和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 3 在高度為H的桌面上以速度v水平拋出質(zhì)量為m的物體 當(dāng)物體落到距地面高為h處時(shí) 如圖所示 不計(jì)空氣阻力 以地面為參考面 正確的說(shuō)法是 4 如圖所示 光滑水平面上 子彈m水平射入木塊留在木塊內(nèi) 現(xiàn)將子彈 彈簧 木塊合在一起作為研究對(duì)象 則此系統(tǒng)從子彈開(kāi)始射入木塊到彈簧壓縮到最短的整個(gè)過(guò)程中 系統(tǒng) A 能量守恒 機(jī)械能不守恒B 能量不守恒 機(jī)械能不守恒C 能量機(jī)械能均守恒D 能量不守恒 機(jī)械能守恒 2 守恒條件的拓展 1 物體只受重力 和彈簧彈力 2 物體除重力 和彈簧彈力 以外還受到了其它力 但其它力不做功 3 物體除重力 和彈簧彈力 以外還受到了其它力 其它力做了功 但其它力做功的代數(shù)和為零 A 從做功角度分析 B 從能量轉(zhuǎn)化角度分析 5 如圖所示 小球m從斜面上高H處自由下滑 后進(jìn)入半徑為R的圓軌道 不計(jì)摩擦 則H為多少才能使球m能運(yùn)動(dòng)到軌道頂端 6 如圖所示 一根長(zhǎng)為L(zhǎng) 不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩 一端固定于O點(diǎn) 一端系一小球?qū)⒗K拉到水平位置 拉直 然后由靜止釋放小球 在O點(diǎn)正下方P點(diǎn)有一釘子 當(dāng)細(xì)線碰到釘子后繞P點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng) 要使小球能在豎直面內(nèi)完成完整的圓周運(yùn)動(dòng) OP至少為多長(zhǎng) 二 鏈 繩 的機(jī)械能守恒 對(duì)于繩索 鏈條之類的物體 由于運(yùn)動(dòng)而使其重心位置改變 能否確定重心的位置 常是解決該類問(wèn)題的關(guān)鍵 通常采用分段法求出每段的重力勢(shì)能 然后求和即為整體的重力勢(shì)能 也可采用等效法求出重力勢(shì)能的改變量 再利用 Ek Ep列方程求解 質(zhì)量均勻分布的規(guī)則物體常以重心的位置來(lái)確定物體的重力勢(shì)能 至于零勢(shì)能參考面可任意選取 一般以系統(tǒng)初態(tài)或末態(tài)的重力勢(shì)能為0 對(duì)應(yīng)的解答較簡(jiǎn)單 例7 如圖 總長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過(guò)一個(gè)光滑的輕小滑輪 開(kāi)始時(shí)下端相平齊 當(dāng)略有擾動(dòng)時(shí)其一端下落 則當(dāng)鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間 鐵鏈的速度為多大 三 多個(gè)物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 機(jī)械能守恒定律內(nèi)容有三種守恒形式 1 從守恒的角度 系統(tǒng)的初 末兩狀態(tài)機(jī)械能守恒 即E2 E1 2 從轉(zhuǎn)化的角度 系統(tǒng)動(dòng)能的增加等于勢(shì)能的減少 即 Ek Ep 3 從轉(zhuǎn)移的角度 系統(tǒng)中一部分物體機(jī)械能的增加等于另一部分物體機(jī)械能的減少 即 EA EB 對(duì)多個(gè)物體的機(jī)械能守恒問(wèn)題宜用 Ek Ep或 EA EB列式求解 例8 如圖所示 質(zhì)量不計(jì)的輕桿一端安裝在水平軸O上 桿的中央和另一端分別固定質(zhì)量均為m的小球A和B 可以當(dāng)做質(zhì)點(diǎn) 桿長(zhǎng)為l 將輕桿從靜止開(kāi)始釋放 不計(jì)空氣阻力 當(dāng)輕桿通過(guò)豎直位置時(shí) 試求小球A B的速度各是多少 例9 如圖所示 一固定的楔形木塊 其斜面的傾角 30 另一邊與水平地面垂直 頂上有一個(gè)定滑輪 跨過(guò)定滑輪的細(xì)線兩端分別與物塊A和B連接 A的質(zhì)量為4m B的質(zhì)量為m 開(kāi)始時(shí) 將B按在地面上不動(dòng) 然后放開(kāi)手 讓A沿斜面下滑而B(niǎo)上升 所有摩擦均忽略不計(jì) 當(dāng)A沿斜面下滑距離s后 細(xì)線突然斷了 求物塊B上升的最大高度H 設(shè)B不會(huì)與定滑輪相碰 提示 注意分階段選取不同的系統(tǒng)為研究對(duì)象 處理多對(duì)象 多過(guò)程問(wèn)題處理這類問(wèn)題時(shí)要根據(jù)問(wèn)題的特點(diǎn)和求解的需要 選取不同的研究對(duì)象和運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析 疑難分析 1 應(yīng)用機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理解題的異同 1 思想方法相同 機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理都是從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)研究物體在力的作用下?tīng)顟B(tài)的變化 表達(dá)這兩個(gè)規(guī)律的方程都是標(biāo)量式 2 適用條件不同 機(jī)械能守恒定律適用于只有重力和彈力做功的情形 而動(dòng)能定理則沒(méi)有條件限制 它不但允許重力和彈力做功 還允許其他力做功 3 分析思路不同 用機(jī)械能守恒定律解題只要分析研究對(duì)象的初 末狀態(tài)的動(dòng)能和勢(shì)能 而用動(dòng)能定理解題 不但要分析研究對(duì)象的初 末狀態(tài)的動(dòng)能 還要分析所有外力所做的功 并求出這些外力所做的總功 4 表達(dá)式不同 機(jī)械能守恒定律的等號(hào)兩邊都是動(dòng)能與勢(shì)能的和 而用動(dòng)能定理解題時(shí) 等號(hào)左邊一定是外力的總功 右邊則是動(dòng)能的變化