高三物理机械能守恒定律及其应用课件.ppt

机械能守恒定律及其应用 理解和掌握机械能守恒定律 能熟练地运用机械能守恒定律解决实际问题 教学目标 一 重力势能 1 重力势能 物体和地球由相对位置决定的能叫重力势能 是物体和地球共有的 表达式 与零势能面的选取有关 2 对重力势能的理解 1 重力势能是物体和地球这一系统共同所有 单独一个物体谈不上具有势能 2 重力势能是标量 它没有方向 但是重力势能有正 负 3 重力做功与重力势能 练习 如图所示 桌面高度为h 质量为m的小球 从离桌面高h处自由落下 不计空气阻力 假设桌面处的重力势能为零 小球落到地面前的瞬间的机械能应为 a mghb mghc mg h h d mg h h 二 机械能守恒定律1 机械能守恒定律的两种表述 1 在只有重力做功的情形下 物体的动能和重力势能发生相互转化 但机械能的总量保持不变 2 如果没有摩擦和介质阻力 物体只发生动能和重力势能的相互转化时 机械能的总量保持不变 1 机械能守恒定律的研究对象一定是系统 至少包括地球在内 通常我们说 小球的机械能守恒 其实一定也就包括地球在内 因为重力势能就是小球和地球所共有的 另外小球的动能中所用的v 也是相对于地面的速度 2 对机械能守恒定律的理解 2 当研究对象 除地球以外 只有一个物体时 往往根据是否 只有重力做功 来判定机械能是否守恒 当研究对象 除地球以外 由多个物体组成时 往往根据是否 没有摩擦和介质阻力 来判定机械能是否守恒 2 对机械能守恒定律的理解 3 只有重力做功 不等于 只受重力作用 在该过程中 物体可以受其它力的作用 只要这些力不做功 或所做功的代数和为零 就可以认为是 只有重力做功 2 对机械能守恒定律的理解 从做功的角度分析 在只有重力做功的情形下 从能的转化角度分析 重力 弹性 势能和动能之间发生相互转化 没有与其它形式的能发生转化 则机械能总和不变 3 对机械能守恒条件的认识 一般地对单个物体 省略地球 从做功的角度判断机械能是否守恒 对由多个物体构成的系统 从能的转化角度判断机械能是否守恒 例1 如图物块和斜面都是光滑的 物块从静止沿斜面下滑过程中 物块机械能是否守恒 系统机械能是否守恒 练习 颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块a并留在a中 a和木块b用一根弹性良好的轻弹簧连在一起 如图所示 则在子弹打击木块a及弹簧压缩的过程中 对子弹 两木块和弹簧组成的系统 a 动量守恒 机械能守恒b 动量不守恒 机械能守恒c 动量守恒 机械能不守恒d 无法判断动量 机械能是否守恒 4 机械能守恒定律的各种表达形式 即 2 1 即 需要规定重力势能的参考平面 不需要规定重力势能的参考平面 5 解题步骤 确定研究对象和研究过程 判断机械能是否守恒 选定一种表达式 列式求解 练习 质量相同的两个小球 分别用长为l和2l的细绳悬挂在天花板上 如图所示 分别拉起小球使线伸直呈水平状态 然后轻轻释放 当小球到达最低位置时 a 两球运动的线速度相等b 两球运动的角速度相等c 两球运动的加速度相等d 细绳对两球的拉力相等 例2 如图所示 质量分别为2m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端a b 直角尺的顶点o处有光滑的固定转动轴 ao bo的长分别为2l和l 开始时直角尺的ao部分处于水平位置而b在o的正下方 让该系统由静止开始自由转动 求 当a到达最低点时 a小球的速度大小v b球能上升的最大高度h 开始转动后b球可能达到的最大速度vm 例3 如图所示 半径为r的光滑半圆上有两个小球a b 质量分别为m和m 由细线挂着 今由静止开始无初速度自由释放 求小球a升至最高点c时a b两球的速度 例4 如图所示 均匀铁链长为l 平放在距离地面高为2l的光滑水平面上 其长度的1 5悬垂于桌面下 从静止开始释放铁链 求铁链下端刚要着地时的速度 例5 如图所示 粗细均匀的u形管内装有总长为4l的水 开始时阀门k闭合 左右支管内水面高度差为l 打开阀门k后 左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大 管的内部横截面很小 摩擦阻力忽略不计 例6 如图所示 游乐列车由许多节车厢组成 列车全长为l 圆形轨道半径为r r远大于一节车厢的高度h和长度l 但l 2 r 已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动 在轨道的任何地方都不能脱轨 试问 在没有任何动力的情况下 列车在水平轨道上应具有多大初速度v0 才能使列车通过圆形轨道而运动到右边的水平轨道上 例7 质量为0 02kg的小球 用细线拴着吊在沿直线行驶着的汽车顶棚上 在汽车距车站15m处开始刹车 在刹车过程中 拴球的细线与竖直方向夹角 37 保持不变 如图所示 汽车到车站恰好停住 求 1 开始刹车时汽车的速度 2 汽车在到站停住以后 拴小球细线的最大拉力 v0 15 m s t 0 28n 例8 如图所示 一根长为1m 可绕 轴在竖直平面内无摩擦转动的细杆ab 已知oa 0 6m ob 0 4m 质量相等的两个球分别固定在杆的a b端 由水平位置自由释放 求轻杆转到竖直位置时两球的速度 例10 如图所示 半径分别为r和r的甲 乙两个光滑的