51机械能守恒定律（刘）

第四章机械能和能源 机械能守恒定律 宜宾市三中新2012级物理教研组刘俊 重力势能 弹性势能 势能Ep 动能Ek 机械能E机 一 什么是机械能 动能和势能 重力势能 弹性势能 的总和统称机械能 E机 EP EK Ep mgh Ep kx2 2 Ek mv2 2 二 动能和势能的转化规律 1 动能和势能的转化实例 1 荡秋千 或蹦极 过程中 2 撑竿跳高过程中 脱离杆之前脱离杆后2 只有动能与势能转化时 动能和势能相互转化的特点 重力或弹力做正功时 向 转化 做负功时 向 转化 势能 动能 动能 势能 3 动能和势能的转化规律 1 实验探究 实验装置 将小球用细线挂在铁架台上制成单摆 实验步骤 把小球拉起一个较角度 放手后 它能摆回到 位置 在铁架台的杆上固定一杆 当小球摆到最低点时 细线被杆挡住 但小球仍能摆回到 位置 实验结论 忽略空气阻力 只有重力做功时 动能和势能在相互转化的过程中 不变 机械能总量 原 原 2 理论探究 探究情景 物体做平抛运动的过程 如图所示 推导过程 选地面为零势能面 A位置的机械能EA mgh1 mv12 2B位置的机械能EB mgh2 mv22 2对A至B过程由动能定理有 mg h1 h2 mv22 2 mv12 2 即mgh1 mv12 2 mgh2 mv22 2 即EA EB 结论是 只有重力做功时 机械能总量不变 三 机械能守恒定律1 定律内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内 动能和势能会发生 但机械能的总量 相互转化 保持不变 2 应用机械能守恒定律解题的核心步骤 1 确定研究对象 研究过程 2 判断研究对象在研究过程中机械能是否守恒 具体方法有 A 从做功特点看 只有重力和系统内的弹力做功B 从机械能的定义看 动能与势能之和是否变化C 从能量特点看 只有动能和势能相互转化 3 列式 A Epl Ekl 注 恰当地选取零势能面 确定研究对象在研究过程的初末状态时的机械能B Ek EpC EA EB Ep2 Ek2 例题 例题 例1 下列说法正确的是 A 作匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B 做变速运动的物体机械能可能守恒 C 若重力不做功 则机械能一定不守恒 D 做匀变速直线运动的物体机械能一定守恒 B 即时体验1 如图所示 小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上 在弹簧压缩到最短的整个过程中 下列叙述中正确的是 A 重力势能和动能之和保持不变 B 重力势能和弹性势能之和保持不变 C 动能和弹性势能之和保持不变 D 重力势能 弹性势能和动能之和保持不变 D 小球机械守恒吗 例2 从离地高为H米的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体 它上升h米后又返回下落 最后落在地面上 则一列说法中正确的是 不计空气阻力 以地面为零势能面 A 物体在最高点时机械能为mg H h B 物体落地时的机械能为mg H h mv2 2 C 物体落地时的机械能为mgH mv2 2 D 物体在落回过程中 刚过阳台时的机械能为mgH mv2 2 A C D 即时体验2 桌面高度为h 质量为m的小球从离地面高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 mgh B mgH C mg H h D mg H h D 例3 如下图 长L 80cm的细绳上端固定 下端系一个质量m 100g的小球 将小球拉起至细绳与竖直方向成60 角的位置 然后无初速释放 不计各处阻力 求小球通过最低点时 细绳对小球拉力多大 取g 10m s2 T 2N 即时体验3 如下图所示 长为L的轻绳上端固定与O点 下端系一质量为m的小球要使小球在竖直平面内做圆周运动 小球在最低点的速度v0至少为多大 机械能守恒的应用分析 如图所示 将小球从距斜轨底面h高处释放 使其沿竖直的圆轨道 半径为R 的内侧运动 1 若h R 小球能否通过圆形轨道最高点 为什么 2 若h 2R 小球又能否通过圆形轨道的最高点 为什么 3 若