高中物理机械能守恒定律教学课件必修25.8 机械能守恒定律.ppt

5 8机械能守恒定律 知识回顾 1 动能 物体由于运动而具有的能 2 重力势能 地球上的物体具有的跟它的高度有关的能 3 弹性势能 发生弹性形变的物体的各部分之间 由于有弹力的相互作用而具有的势能 4 动能定理 合力所做的总功等于物体动能的变化 5 重力做功与重力势能变化的关系 重力做的功等于物体重力势能的减少量 一 动能与势能的相互转化 物体动能 重力势能和弹性势能的总和叫做物体的机械能 1 动能和重力势能可以相互转化重力做功2 动能和弹性势能可以相互转化弹力做功通过重力或弹力做功 机械能可以从一种形式转化成另一种形式 质量为m的物体自由下落过程中 经过高度h1的a点时速度为v1 下落至高度h2的b点处速度为v2 不计空气阻力 取地面为参考平面 试写出物体在a点时的机械能和b点时的机械能 并找到这两个机械能之间的数量关系 根据动能定理 有 重力做功在数值上等于物体重力势能的减少量 由以上两式可以得到 a点 b点 在只有重力做功的物体系内 动能和重力势能都发生了变化 但机械能的总量保持不变 同样可以证明 在只有弹簧弹力做功的物体系内 动能与势能相互转化 物体机械能的总量也保持不变 由此可见 1 机械能守恒定律 表达式 在只有重力或弹力做功的物体系统内 动能与势能可以互相转化 但总的机械能保持不变 2 机械能守恒定律成立的条件 只有重力或弹力做功 注意 只有重力或弹力做功与只受重力或弹力作用的含义不同 1 只受重力或弹力 2 除重力或弹力外还受其它力 但其它力不做功 3 除重力或弹力外还受其它力 但其它力做功之和为零 3 机械能守恒定律的另一种表述 只有重力或弹力做功的情况下 重力势能或弹性势能的减少量 或增加量 等于动能的增加量 或减少量 说明 如果问题中只有动能和重力势能的相互转化 没有涉及到弹性势能 此时机械能守恒的条件可以表述为 只有重力做功以后遇到的问题绝大多数都是这种情形 应用机械能守恒定律解题的优点 应用机械能守恒定律解决问题 只需考虑运动的始末状态 不必考虑两个状态之间过程的细节 如果直接用牛顿运动定律解决问题 往往要分析过程中各个力的作用 而这些力往往又是变化的 因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题 应用机械能守恒定律则易于解决 课堂训练 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 bd 2 一辆小车静止在光滑的水平面上 小车立柱上固定一条长为l 拴有小球的细绳 小球由与悬点在同一水平面处释放 如下图所示 小球在摆动的过程中 不计阻力 则下列说法中正确的是 a 小球的机械能守恒b 小球的机械能不守恒c 小球和小车的总机械能守恒d 小球和小车的总机械能不守恒 bc 课堂训练 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r 10cm 不计摩擦 求小球刚离开轨道底端b点时的速度大小 1 41m s 机械能守恒定律解题的一般步骤 1 根据题意 选取研究对象 物体或系统 及研究的过程 2 对研究对象进行受力分析 弄清各力在研究过程中的做功情况 判断是否符合机械能守恒的条件 3 恰当地选取参考平面 确定研究对象在过程中的起始状态和末始状态的机械能 包括动能和势能 4 根据机械能守恒定律列方程 进行求解 4 在距离地面20m高处以15m s的初速度水平抛出一小球 不计空气阻力 取g 10m s2 求小球落地速度大小 25m s 小结 一 动能和势能的相互转化通过重力和弹力做功 动能和势能可以相互转化二 机械能守恒定律1 条件 系统内只有重力或弹力做功2 表达式 或三 功能原理1 如果除重力 弹力外其它力做正功 机械能增加2 如果除重力 弹力外其它力做负功 机械能减少 5 如图所示 物体a b用绳子连接穿过定滑轮