高中物理 第7章 第8节 机械能守恒定律及其应用课件1 新人教版必修2.pptx

机械能守恒定律,一、机械能,1、概念：,动能、重力势能和弹性势能统称机械能,2、表达式：,3、机械能是标量，具有相对性：,先选取参考平面和参考系才能确定机械能。（一般选地面）,物体质量m=2kg在距地面20m高处，以10m/s的水平速度飞行，求它的总机械能为多少？,解：取地面作为参考平面在20m高处的势能：抛出时的动能：,总机械能：,一、动能和势能的相互转化,动能和重力势能可以相互转化,一、动能和势能的相互转化,动能和弹性势能可以相互转化,一、动能和势能的相互转化,动能和弹性势能、重力势能的相互转化,如图所示，一个质量为m的物体自由下落，经过高度为h1的A点时速度为v1，下落到高度为h2的B点时速度为v2，不计空气阻力，分析物体由A下落到B的过程中机械能的变化。,二、机械能守恒定律,在只有重力做功和弹力做功的物体系统内，物体只发生动能与势能的相互转化，而总的机械能保持不变。,三、机械能守恒定律的条件,只有重力或弹力做功,（1）只受重力（弹力），不受其他力。,G,v0,G,（2）除受重力（弹力）以外还受其他力，但其他力不做功,例题：在下面各个实例中，除（1）外都不计空气阻力，判断哪些机械能是守恒的，并说明理由。伞兵带着张开的降落伞在空气中匀速下落。抛出的手榴弹做抛物线运动。物体沿着光滑的曲面滑下拉着物体沿着光滑的斜面匀速上升。,不守恒,守恒,守恒,不守恒,1、在下列的物理过程中，机械能守恒的有,A把一个物体竖直向上匀速提升的过程B人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程C汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程D从高处竖直下落的物体落在竖立的轻弹簧上，压缩弹簧的过程，对弹簧、物体和地球这一系统,例题、把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为L，最大偏角为。小球运动到最底位置时的速度是多大？,G,F,解:拉力F不做功，只有重力G做功，小球机械能守恒。,以最低点为参考平面。,则:,1、明确研究对象，是由哪些物体组成的系统;并正确分析系统内每个物体的受力情况。,应用机械能守恒定律解题的一般步骤：,2、判断各力做功情况，判断是否符合机械能守恒的适用条件。,3、选取零势能面，找出系统各物体初态，末态的动能和势能。,4、应用机械能守恒定律列出表达式，解题过程中注意统一单位制。,8、从20米高的塔上以10m/s的初速度水平抛出一个质量为1Kg的铁球，铁球下落过程中在离地5m高处时的速度是多大？（不考虑空气阻力）,以地面为参考平面。,3.如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径OA在水平方向，一个小球从顶端A点由静止开始下滑，已知轨道半径R10cm，不计摩擦，求小球刚离开轨道底端B点时的速度大小？,解:选取B点所在水平面为零势能面，以小球在A点时为初状态，经过B点时为末状态，则依据机械能守恒定律可知：,4、如图所示，长为L的轻绳上端固定与O点，下端系一质量为m的小球要使小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最低点的速度v0至少为多大？,例、如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为10m，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地至少多高？（不考虑空气阻力和摩擦阻力）,以地面为参考平面。,长为L质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在轻小的定滑轮上，如图所示.轻轻地推动一下，让绳子滑下，那么当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为.,解：由机械能守恒定律，取小滑轮处为零势能面.,1、小球沿高为h=5m的光滑斜面由静止开始下滑，求小球到达斜面底端时的速率。,4.要使一个球着地后回跳的高度比抛出点高5.0m，必须以多大速度将它竖直抛下？（不计空气阻力和球落地时的能量损失）,分析：依题意，球在运动过程中机械能守恒。,设物体质量为m，原来高度为h1，速度为v，回跳的高度为h2，由机械能守恒定律可得,由题意h2-h1=5.0m，代入上式得,例1、长为L质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在光滑的轻质小定滑轮上，如图所示，当略有扰动时，某一端下落，那么绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为.,解：取小滑轮处为零势能面，则由机械能守恒定律可知：,热点三流体、连续体机械能守恒的应用,练习1、长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？,【解析】：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为m，则单位长度质量为mL,设桌面重力势能为零。初状态：末状态：由机械能守恒定律得：EK1+EP1=EK2+EP2即：,解得,初,末,【答案】1.2S,1、如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角=30，另一边与水平地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细绳跨过定滑轮，两端分别与物体A和B连接，A的质量为4m，B的质量为m。开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升。物块A与斜面间无摩擦，若A沿斜面下滑s距离时，细绳突然断了。求物体B上升的最大高度H。(B始终不与定滑轮相碰),特别提醒:A、B两物体的速率、位移大小相同，但是重力做功的位移不相等,练习2【05全国理综】如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮K，一条不可伸长的轻绳绕过K分别与物块A、B相连，A、B的质量分别为mA、mB。开始时系统处于静止状态。现用一水平恒力F拉物块A，使物块B上升。已知当B上升距离为h时，B的速度为v。求此过程中物块A克服摩擦力所做的功。重力加速度为g。,【解】由于连结AB绳子在运动过程中未松，故AB有一样的速度大小，对AB系统，由功能关系有：FhWmBgh=1/2(mA+mB)v2求得：W=FhmBgh1/2(mA+mB)v2,3、如图所示，在光滑的水平面上放一质量为M964kg的木箱，用细绳跨过定滑轮O与一质量为m=10kg的重物相连，已知木箱到定滑轮的绳长AO8m，OA绳与水平方向成300角，重物距地面高度h=3m，开始时让它们处于静止状态不计绳的质量及一切摩擦，g取10ms2，将重物无初速度释放，当它落地的瞬间木箱的速度多大？,特别提醒:M、m两物体为连接体，二者的速度不相等，m的速率等于M沿绳方向速度的大小。,1、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，g10m/s2则：物体上升的最大高度是多少？上升过程在何处重力势能和动能相等？,解析：物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒,以地面为参考平面，则：,在最高点动能为零，故：,由E1=E2得：,