高中物理 4.4 机械能守恒定律同课异构课件1 粤教版必修2.ppt

第四章机械能和能源第四节机械能守恒定律 粤教版必修2 复习回顾 本章学习的几种能量形式 动能ek 1 2mv2 势能 重力势能ep mgh 弹性势能ep 1 2k l2 机械能e ek ep 思考 动能和势能存在何种关系 生活中的例子 伊辛巴耶娃撑高跳 黄果树瀑布 物体只受重力作用例1 做自由落体运动的小球 1 根据动能定理 2 根据重力做功 3 联立二式得 或可写为 一 动能和势能的转化 思考 两个式子的含义 动能增加 ek 重力势能减少 ep 初态机械能e1 末态机械能e2 物体只受重力作用 动能和重力势能可以相互转化 而总的机械能保持不变 物体不只受重力作用 但只有重力做功 其他力不做功例2 小球沿光滑曲面下滑 mg fn h1 h2 分析 下滑过程中支持力做功 重力势能变化 动能变化 0 零势面 mg ft 分析 绳子拉力做功 零势面 h 0 物体不只受重力作用 但只有重力做功 其他力不做功例3 钢球在竖直面摆动 忽略空气阻力 只有重力做功时 动能和重力势能可以相互转化 而总的机械能保持不变 h 讨论 有其他力做功时 机械能会守恒吗 思考 若钢球换成轻质球 会发生什么情况 球越摆越低 w总 wg wf ek2 ek1 ep1 ep2 ek2 ep2 ek1 ep1 wf e2 e1 wf wf 0 机械能不守恒 势能包含重力势能和弹性势能 只有重力做功机械能守恒 只有弹力做功机械能守恒 根据动能定理 wf ek2 ek1 根据弹力做功 wf ep1 ep2 联立 式 ep1 ek1 ep2 ek2 fn mg ft e1 e2 机械能守恒 二 机械能守恒定律 在只有重力做功或弹力做功的物体系统内 系统只发生动能与势能的相互转化 而总的机械能保持不变 1 内容 2 机械能守恒条件 只有重力做功或弹簧弹力做功 理解 物体只受重力或弹簧弹力 不受其他力 物体受到重力和弹簧弹力 还受到其他力 但其他力不做功 或其他力做的总功为零 除重力和弹力之外其它力做的功的和为零 说一说 下列实例中哪些情况机械能是守恒的 跳伞员利用降落伞在空中匀速下落 抛出的篮球在空中运动 不计阻力 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高度h至少为多少 不考虑空气阻力和摩擦阻力 如果考虑阻力的影响 则高度还是20m吗 练一练 g g v0 g 只受重力 只受弹簧弹力 受重力和弹簧弹力 机械能守恒定律 1 在只有重力和弹簧的弹力做功的情况下 物体的动能和势能发生相互转化 但机械能的总量保持不变 2 对机械能守恒定律的理解 1 系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能 即e1 e2或1 2mv12 mgh1 1 2mv22 mgh2 2 物体 或系统 减少的势能等于物体 或系统 增加的动能 反之亦然 即 ep ek 3 若系统内只有a b两个物体 则a减少的机械能 ea等于b增加的机械能 eb 即 ea eb 例1 一个物体在平衡力的作用下运动 则在该物体的运动过程中 物体的 a 机械能一定保持不变b 动能一定保持不变c 动能保持不变 而重力势能可能变化d 若重力势能发生了变化 则机械能一定发生变化 bcd 机械能守恒的条件 例2 下列几个物理过程中 机械能一定守恒的是 不计空气阻力 a 物体沿光滑曲面自由下滑的过程b 气球匀速上升的过程c 铁球在水中下下沉的过程d 在拉力作用下 物体沿斜面匀速上滑的过程e 物体沿斜面加速下滑的过程f 将物体竖直向上抛出 物体减速上升的过程 af 例3 以下说法正确的是 a 一个物体所受的合外力为零 它的机械能一定守恒 b 一个物体做匀速运动 它的机械能一定守恒 c 一个物体所受的合外力不为零 它的机械能可能守恒 d 一个物体所受合外力的功为零 它一定保持静止或匀速直线运动 c 例4 如下图所示 小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上 在将弹簧压缩到最短的整个过程中 下列关于能量的叙述中正确的是 a 重力势能和动能之和总保持不变 b 重力势能和弹性势能之和总保持不变 c 动能和弹性势能之和总保持不变 d 重力势能 弹性势能和动能之和总保持不变 d 例5 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 机械能守恒的应用 单个物体 例6 如图所示 一固定的楔形木块 其斜面的倾 30 另一边与地面垂直 顶上有一定滑轮 一柔软的细线跨过定轮 两端分别与物块a和b连结 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 设当a沿斜面下滑s距离后 细线突然断了 求物块b上升离地的最大高度h 解