学沪科版选修33 4.2能量守恒定律发现的历程 课件（2）（19张）.pptVIP

学习内容 掌握各能性质及其决定因素掌握能量转化守恒定律的物理意义掌握求解能量转化守恒定律问题的基本思路及技能技巧学习要求 会应用能量转化守恒定律定量求解相关问题 4 2能量守恒定律发现的历程 一 能量守恒定律 内容 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为另一种形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化或转移的过程中其总量保持不变 不需要动力或燃料 却能源源不断对外做功的机器 设计第一类永动机 讨论 第一类永动机能否造出来 为什么 5机械能 动能 势能 二 基本知识 能态类型和功能关系 1动能 物体由于运动而具有的能量 大小 ek mv2 2 2重力势能 物体由于被举高而具有的能 大小 ep mgh 3弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能 4因摩擦而产生的热能q fs相 s相代表物体的相对位移 6内能 物体内所有分子热运动具有的能 分子动能 分子势能 与分子数 温度 体积有关 做功 功是能量转化的量度 能量变化 重力做功wg mgh wg ep 重力势能的变化 ep 弹簧弹力做功wf弹 wf弹 ep 弹性势能的变化 ep 合外力做功wf合 f合scos wf合 ek 动能的变化 ek 除重力和弹力外其他力做功w w e 机械能的变化 e 一对摩擦力做功之和wf摩 fs相对 wf摩 e内 转化的内能 e内 二 基本知识 二基本方法 能量转化守恒定律表达式1守恒式 ek初 ep初 ek末 ep末2转化式 e减 e增 技能与技巧 1守恒式中的ep mgh是相对量 必须规定零势面 2转化式中的 ep mg h是绝对量 不须规定零势面 三基本物理思想 试求以下三小球沿光滑轨道自由下落相同高度的末速度大小 解法二 利用能量守恒定律根据e初 e末得mgh mv2 2v1 v2 v3 解法一 利用牛顿定律可求解v1 v2 但不能求解v3 四对单体应用范例 1如图所示 质量为m的物体从高为h的斜面顶端a处由静止滑下到斜面底端b 再沿水平面运动到c点停止 欲使此物体从c沿原路返回到a 则在c点至少应给物体的初速度v0大小为多少 不计物体在b处的能量损失 由c a根据能量转化守恒定律得mv02 2 mgh qab qbc所以v0 2 解 由a c根据能量转化守恒定律 e减 e增得mgh qab qbc 2 物体在高为h 倾角为30 的粗糙斜面上自静止开始滑下 它滑到底端的速度是物体由h高处自由落下速度的0 8倍 求物体与斜面间的动摩擦因数 保留2位有效数字 而由例1得v 0 8q mgcos300h sin300代入上式得 0 20 解 物体下滑过程中根据能量转化守恒定律 e减 e增得mgh mv2 2 q 3一物体 以6m s的初速度沿某一斜面底端上滑后又折回 折回到斜面底端时的速度大小为4m s 试求物体沿斜面上滑的最大高度 g取10m s2 解 由a b根据能量转化守恒定律 e减 e增得mv02 2 mgh q 由b c根据能量转化守恒定律得mgh mv 2 2 q联立得h 2 6m 4如图所示 一总长为l的柔软绳对称放在光滑质量不计的定滑轮上 由于受到某种扰动开始运动 求 当绳一末端a加速上升了h到达a 时的速度和加速度 解 设绳总质量为m 根据能量转化守恒定律 e减 e增得mgh mv2 2v 五对物体系应用范例 1如图所示 两小球mamb通过绳绕过固定的半径为r的光滑圆柱 现将a球由静止释放 若a球能到达圆柱体的最高点 求此时的速度大小 解 b球下落得高度为r 2 r 4 a球上升得高度为2r由a b根据能量转化守恒定律 e减 e增得mbg r 2 r 4 mag2r ma mb v2则v可解得 2如图所示 半径为r质量不计的圆盘竖直放置 圆心o处是一光滑的水平固定轴 在圆盘的最右端固定一个质量为m的小球a 在o点的正下方离o点r 2处固定一个质量为m的小球b 放开圆盘让其自由转动则 1 求a球在最底点c速度大小 2 小球a瞬时静止的位置在ae点bd点cdc之间dac之间 解 1 由a运动到c过程根据能量转化守恒定律得 e减 e增magr mbgr 2 mava2 2 mbvb2 2又因 a b则va 2vb连立可求解va 2 应选c 3如图所示 两质量为m的环通过长l的绳与另一等质量的小球相连 现使两环相距l由静止释放 求两环运动后的最大速度大小 解 根据能量转化守恒定律 e减 e增得mg l lsin600 mv2v 4如图所示 已知两质量分别为m1m2线径不计的小物块至于小定滑轮两端 光滑轨道半径为r 现将m2由轨道边缘a点释放 求其到达最底点b时的速度大小 解 m2下落得高度为r m1上升得高度为 设此时速度分别为v1v2 由a b根据能量转化守恒定律 e减 e增得m2gr m1g m1v12 2 m2v22 2又根据运动合成规律v1 v2cos450联立可求解v1v2 5在倾角为 的斜面体上由质量分别为m m两物体和一定滑轮构成如图所示系统 若物体与斜面间的动摩擦因数为 求释放后m加速下落h时的落地速度 解 设m下落h时的速度为v根据能量转化守恒定律 e减 e增得mgh mghsin m m v2 2 q 而q mgcos h两式联立既可求v 总结 1 能量转化守恒定律是宇宙间普遍适用的 是无条件成立的 2 能量转化守恒定律包含机械能守恒定律 机械能守恒定律只是能量转化守恒定律的一个特例 3 因摩擦而产生的热能一定属于 e增4 若物体间存在能量交换 则只能建立对系统的守恒式或转化式 5机械能 动能 势能 二 基本知识 能态类型和功能关系 1动能 物体由于运动而具有的能量 大小 ek mv2 2 2重力势能 物体由于被举高而具有的能 大小 ep mgh 3弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能 4因摩擦而产生的热能q fs相 s相代表物体的相对位移 6内能 物体内所有分子热运动具有的能 分子动能 分子势能 与分子数 温度 体积有关 做功 功是能量转化的量度 能量变化 重力做功wg mgh wg ep 重力势能的变化 ep 弹簧弹力做功wf弹 wf弹 ep 弹性势能的变化 ep 合外力做功wf合 f合scos wf合 ek 动能的变化 ek 除重力和弹力外其他力做功w w e 机械能的变化 e 一对摩擦力做功之和wf摩 fs相对 wf摩 e内 转化的内能 e内 二 基本知识 1 能量守恒定律从两个方面理解 1 某种形式的能量减少 一定存在其他形式的能