高中物理《机械能守恒定律》学案3 新人教版必修2

用心 爱心 专心1 机械能守恒定律机械能守恒定律 例例 1 1 关于机械能是否守恒的叙述 正确的是 A 作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B 作匀变速运动的物体机械能可能守恒 C 外力对物体做功为零时 机械能一定守恒 D 只有重力对物体做功 物体机械能一定守恒 分析分析 机械能守恒的条件是除重力或弹性力对物体做功外 没有其他外力对物体 做功 或其他外力对物体做功的代数和等于零 D 正确 当物体作匀速直线运动时 除重力对物体做功外 可能还有其他外力做功 如降 落伞在空中匀速下降时 既有重力做功 又有阻力做功 机械能不守恒 A 错 物体作匀变速运动时 可能只有重力对物体做功 如自由落体运动 此时物体的 机械能守恒 B 正确 因物体所受的外力 指的是包括重力在内的所有外力 当外力对物体做功为零时 可能是处于有介质阻力的状态 如匀速下降的降落伞 所以机械能不一定守恒 C 错 答答 B B D D 例例 2 2 a b c 三球自同一高度以相同速率抛出 a 球竖直上抛 b 球水平抛出 c 球竖直下抛 设三球落地的速率分别为 va vb vc 则 A va vb vc B va vb vc C va vb vc D va vb vc 分析分析 小球抛出后 只有重力对它做功 所以小球从抛出到落地过程中的机械能 守恒 设抛出的速率为 v0 抛出处高度为 h 取地面为零势能位置 由 用心 爱心 专心2 得落地速率 可见 它仅与抛出时的速率及离地面的高度有关 与抛出的方向无关 答答 D D 说明说明 由本题解答可知 从一定高度 h 以一定大小的初速度 v0 抛出的物体 落 地时的速度大小恒为 它与抛出时的方式 竖直上抛 下抛 平抛 斜上抛 斜下抛等无关 不同的 抛出方式只影响着物体在空中的具体路径 运动时间以及落地速度的方向 例例 3 3 用一根长 l 的细线 一端固定在顶板上 另一端拴一个质量为 m 的小 球 现使细线偏离竖直方向 角后 从 A 处无初速地释放小球 图 4 21 试问 1 小球摆到最低点 O 时的速度 2 小球摆到左方最高点的高度 相对最低点 向左摆动过程中能达到的最大高度有何变化 用心 爱心 专心3 分析分析 小球在摆动过程中 受到两个力作用 重力和线的拉力 由于小球在拉力 方向上没有位移 拉力对小球不做功 只有重力做功 所以小球在运动过程中机械能 守恒 解答解答 1 设位置 A 相对最低点 O 的高度为 h 取过 O 点的水平面为零势能位 置 由机械能守恒得 2 由于摆到左方最高点 B 时的速度为零 小球在 B 点时只有势能 由机械能守 恒 EA EB 即 mgh mgh 所以 B 点相对最低点的高度为 h h 3 当钉有钉子 P 时 悬线摆至竖直位置碰钉后 将以 P 为中心继续左摆 由机 械能守恒可知 小球摆至左方最高点 B1 时仍与 AB 等高 如图 4 22 所示 说明说明 第 3 小题中的钉子在竖直线上不同位置时 对小球的运动是有影响 的 当钉子位于水平线 AB 上方时 小球碰钉后总能摆到跟 AB 同一高度处 若钉子继 续下移 碰钉后的运动较为复杂 有兴趣的读者可自行研究 讨论讨论 用心 爱心 专心4 1 1 机械能守恒定律的研究对象 机械能守恒定律的研究对象 机械能的转化和守恒是指系统而言 动能与重力势能的转化是指物体与地球组成 的系统机械能守恒 动能与弹性势能的转化是指物体与弹簧组成的系统机械能守 恒 通常说某物体的机械能守恒是一种简化的不严格的说法 前面介绍的动能公式 则是对单个物体 质点 而言的 2 2 机械能守恒定律的应用特点 机械能守恒定律的应用特点 应用机械能守恒定律时