机械能守恒定律().pptPPT学习教案

1、会计学1 机械能守恒定律机械能守恒定律(ppt课件课件).ppt 一、机械一、机械 能能 kP EEE 机械能是机械能是动能、重力势能、弹性势能动能、重力势能、弹性势能的的 统称，统称， 用符号用符号 E E 表示表示 3.3.机械能是机械能是标量标量，具有，具有相对性相对性 1.1.概念：概念： 2.2.表达式：表达式： 第1页/共30页 h=10m v= 10m/s m A 质量为质量为2Kg2Kg的小球在距离地面的小球在距离地面10m10m高高 处瞬时速度是处瞬时速度是10m/s10m/s，求出此刻小球的机械，求出此刻小球的机械 能能?(g=10m/s?(g=10m/s2 2) ) （以

2、地面为参考面或者以抛出点为参考面）（以地面为参考面或者以抛出点为参考面） 练一练练一练 第2页/共30页 重力做功：动能重力做功：动能 重力势能重力势能 弹力做功：动能弹力做功：动能 弹性势能弹性势能 二、机械能之间可以互相转化二、机械能之间可以互相转化 第3页/共30页 第4页/共30页 拦河坝 第5页/共30页 极限运动蹦极2008奥运蹦床冠军何雯娜 第6页/共30页 小球摆动实验小球摆动实验 试分析：试分析： 1 1、小球受哪些力的作用？、小球受哪些力的作用？ 2 2、哪些力对小球做功？、哪些力对小球做功？ 3 3、能量如何转化？、能量如何转化？ F F mgmg mgmg F F 第7

3、页/共30页 A A点点 B B点点 1 2 1 2 1 mghmvEEE PAkAA 2 2 2 2 1 mghmvEEE PBkBB h1 v1 v2 m h2 A B 由以上两式得由以上两式得 22 2112 11 22 mvmvmghmgh 22 2211 11 22 mvmghmvmgh 移项得移项得 2211kpkp EEEE 结论结论 地面为参考面地面为参考面 由根据动能定理得由根据动能定理得 G W 2 1 2 2 2 1 2 1 mvmv 由重力做功与由重力做功与 重力势能的关重力势能的关 系得系得 G W 21 mghmgh 三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律 第8页/共

4、30页 21 EE 三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律 2211 pkpk EEEE 1.1.内容：内容：在只有在只有重力重力或或弹力弹力做功的物体做功的物体 系统内，动能和势能可以互相转化，系统内，动能和势能可以互相转化， 而总的机械能保持而总的机械能保持不变不变。 2.2.表达式：表达式： 条件条件 1.动能增加，动能增加， 势能一定减小，势能一定减小， 并且，动能增并且，动能增 加量等于势能加量等于势能 减小量。减小量。 2.动能减小，动能减小， 势能一定增加，势能一定增加， 并且，动能减并且，动能减 小量等于势能小量等于势能 增加量。增加量。 22 2211 11 22 mvmghm

5、vmgh 第9页/共30页 3 3、机械能守恒定律成立的条件：、机械能守恒定律成立的条件： (1)系统内，只有重力和弹簧弹力做系统内，只有重力和弹簧弹力做 功功.（除重力和弹簧弹力以外的力不做（除重力和弹簧弹力以外的力不做 功或做功的代数和为零）功或做功的代数和为零） (2)系统内，只有动能和势能的相互系统内，只有动能和势能的相互 转化转化,并且转化量相等并且转化量相等 第10页/共30页 小球以初速度小球以初速度v v0 0压缩弹簧压缩弹簧, ,接触面光滑接触面光滑. 小球在压缩过程中，动能减小，弹簧小球在压缩过程中，动能减小，弹簧 发生形变，势能增加此过程中只有发生形变，势能增加此过程中只

6、有 弹簧的弹力做功，系统（小球和弹簧）弹簧的弹力做功，系统（小球和弹簧） 的机械能保持不变的机械能保持不变 第11页/共30页 A O G F C L h Lcos 例例. . 把一个小球用细把一个小球用细 绳悬挂起来，就成为绳悬挂起来，就成为 一个摆。摆长为一个摆。摆长为L L，最，最 大偏角为大偏角为。小球运。小球运 动到最底位置时的速动到最底位置时的速 度是多大？度是多大？ cosLL )cos1 (L 第12页/共30页 解：解： 以最低点为零势能面以最低点为零势能面 2 1 (1 cos ) 2 mgLmv 2(1cos)vgL得： 111 (1 cos )0 pk EEEmgL 2

7、 222 1 0 2 pk EEEmv 最低点最低点O O点的机械能为：点的机械能为： 最高点最高点A A点的机械能为：点的机械能为： 只有重力做功，只有重力做功，机械能守恒，得：机械能守恒，得： 12 EE A O C C h cosL )cos1 (L 第13页/共30页 1.在下列实例中运动的物体，不计空在下列实例中运动的物体，不计空 气阻力，机械能气阻力，机械能不守恒不守恒的是：的是： A、起重机吊起物体匀速上升；起重机吊起物体匀速上升； B、物体做平抛运动；物体做平抛运动； C、圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动；圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动； D、一个轻质弹簧上端固定，下端系一重

8、物，一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物， 重物在竖直方向上做上下振动（以物体和弹重物在竖直方向上做上下振动（以物体和弹 簧为研究对象）。簧为研究对象）。 A 练一练练一练 第14页/共30页 1.除除1外都不计空气阻力，哪些情况机械能是守恒的？外都不计空气阻力，哪些情况机械能是守恒的？ 1.1.跳伞员利用降落伞在空跳伞员利用降落伞在空 气中匀速下落气中匀速下落 2.2.用力用力F F拉着一个物体沿着拉着一个物体沿着 光滑的斜面匀速上升光滑的斜面匀速上升 3. 3. 用细绳系一小球，使小用细绳系一小球，使小 球在竖直平面内做圆周运动球在竖直平面内做圆周运动 4 4轻弹簧拴一小球在竖轻弹簧拴一小球

9、在竖 直方向做往复运动直方向做往复运动 mg mg mg mg F f FF弹 N F 巩固练习巩固练习 守恒守恒守恒守恒 第15页/共30页 2.一个轻弹簧固定于一个轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重点，另一端系一重物，将重 物从与悬点物从与悬点O在同一水平面肯弹簧保持原长的在同一水平面肯弹簧保持原长的A点无点无 初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，在重初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，在重 物由物由A摆到最低点的过程中摆到最低点的过程中双选题双选题 A、重物的重力势能减少。、重物的重力势能减少。 B、重物的重力势能增加。、重物的重力势能增加。 C、重物的机械能不变。、重物的机

10、械能不变。 D、重物的机械能减少。、重物的机械能减少。 o A AD 球和弹簧组成的系统机械能守恒球和弹簧组成的系统机械能守恒 1.1.下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是双选题双选题 A A、做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。、做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。 B B、做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒。、做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒。 C C、合外力对物体做功为零时机机械能守恒。、合外力对物体做功为零时机机械能守恒。 D D、只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒。、只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒。 BD 物体的机械能是否

11、守恒与物体的运动无关物体的机械能是否守恒与物体的运动无关 拓展拓展 第16页/共30页 3.3.如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨 道，半径道，半径OAOA在水平方向，一个小球从顶端在水平方向，一个小球从顶端A A点由静点由静 止开始下滑，已知轨道半径止开始下滑，已知轨道半径R R10cm10cm，不计摩擦，不计摩擦， 求小球刚离开轨道底端求小球刚离开轨道底端B B点时的速度大小？点时的速度大小？ 第17页/共30页 分析：分析：以小球（含地球）为研究对象，小球在轨道上作以小球（含地球）为研究对象，小球在轨道上作 变速圆周运动，受到重力和支持力

12、作用，支持力是一个变速圆周运动，受到重力和支持力作用，支持力是一个 大小、方向均改变的力，但因其方向始终垂直于小球的大小、方向均改变的力，但因其方向始终垂直于小球的 运动方向，所以对小球不做功（这是难点），全程只有运动方向，所以对小球不做功（这是难点），全程只有 重力作功，所以该题可用机械能守恒定律求解。重力作功，所以该题可用机械能守恒定律求解。 解：选取解：选取B B点所在水平面为零势能面，依据机点所在水平面为零势能面，依据机 械能守恒定律可知：械能守恒定律可知： 2 2 1 mvmgR 所以小球刚离开轨道底端所以小球刚离开轨道底端B B点时的速度大小为：点时的速度大小为： smgRv/41

13、. 11 . 01022 第18页/共30页 4.4.如图所示，把一块质量是如图所示，把一块质量是 3.0kg3.0kg的石头，从的石头，从20m20m高处的山高处的山 崖上以崖上以3030角，角，5 m/s5 m/s的速度朝的速度朝 斜上方抛出。（空气阻力不计斜上方抛出。（空气阻力不计 ） 求石头落地时速度的大小。求石头落地时速度的大小。 22 0 2 1 2 1 mvmvmgh 由机械能守恒定律知：由机械能守恒定律知： 21 EE 2 01 2 1 mvmghE 2 2 2 1 mvE 最低点最低点B的机械能为的机械能为 最高点最高点A的机械能为的机械能为 所以，石头落地的速度为：所以，石

14、头落地的速度为： smvghv/252 2 0 解：解： 以以B B点为零势能面点为零势能面 第19页/共30页 5.5.如图所示，如图所示，光滑光滑的水平轨道与的水平轨道与光滑光滑半圆弧半圆弧 轨道相切。圆轨道半径轨道相切。圆轨道半径R R0.4m0.4m，一小球停放，一小球停放 在光滑水平轨道上，现给小球一个在光滑水平轨道上，现给小球一个v v0 05m5ms s 的初速度。的初速度。 求（求（1 1）球从）球从C C点飞出时的速度；点飞出时的速度；(g=10m/s(g=10m/s2 2) ) （2 2）球对）球对C C点的压力是重力的多少倍点的压力是重力的多少倍 （3 3）球从）球从C

15、C抛出后，落地点距抛出后，落地点距B B点多远点多远 1.2m 3m/s 1.25倍倍 第20页/共30页 金榜金榜P91 BC min 5 2 HR 2 2 24RHR 2 22RHR 第21页/共30页 第22页/共30页 vgR 小球在最高点处的速度至少为小球在最高点处的速度至少为 小球由静止运动到最高点的过程中，只有重力做功。小球由静止运动到最高点的过程中，只有重力做功。 由机械能守恒定律由机械能守恒定律 联立，解得：联立，解得：h=2.5R 2 v mgm R 2 1 2 2 mghmvmgR （2）EKB=4mgR;N=3mg 第23页/共30页 6.6.如图为翻滚过山车示意图，圆

16、轨道如图为翻滚过山车示意图，圆轨道 的半径为的半径为10m10m，为了安全，则过山车，为了安全，则过山车 由静止开始向下运动时离地至少多高？由静止开始向下运动时离地至少多高？ （不考虑空气阻力和摩擦阻力）（不考虑空气阻力和摩擦阻力） h h B B A A 解：解：以地面为参考平面根据机械能守恒定律：以地面为参考平面根据机械能守恒定律： 2 B mv mg, R 因为 1 h2RR25m 2 所以。 在最高点在最高点B B时，只有重力提供向心力，时，只有重力提供向心力， 2, 1 2 2 B mghmgRmv 第24页/共30页 课堂小结课堂小结 1、机械能、机械能 2、机械能守恒定律、机械能

17、守恒定律 概概 念念 表达式：表达式： Pk EEE 机械能是标量，具有相对性机械能是标量，具有相对性 定律内容定律内容 表达式表达式 21 EE 机械能守恒定律成立的条件机械能守恒定律成立的条件: :只有只有 重力和弹簧弹力做功重力和弹簧弹力做功. 1122 kpkp EEEE 22 2211 11 22 mvmghmvmgh 第25页/共30页 5.如图，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，如图，一子弹以水平速度射入木块并留在其中， 再与木块一起共同摆到最大高度的过程中，下列说再与木块一起共同摆到最大高度的过程中，下列说 法正确的是法正确的是 A、子弹的机械能守恒。、子弹的机械能守恒。 B

18、、木块的机械能守恒。、木块的机械能守恒。 C、子弹和木块的总机械能守恒。、子弹和木块的总机械能守恒。 D、以上说法都不对、以上说法都不对 D 1 1、子弹射中木块的过程机械能不守恒、子弹射中木块的过程机械能不守恒 2 2、整体从最低位置摆到最高位置的过程机械能守恒、整体从最低位置摆到最高位置的过程机械能守恒 6.运动员用手把离地运动员用手把离地1.6 m 高处的铅球推出高处的铅球推出 去，使之获得去，使之获得 5 m/s 的斜向上方的初速度，的斜向上方的初速度， 不计空气阻力，求铅球落地时的速度不计空气阻力，求铅球落地时的速度。 铅球落地时的速度为铅球落地时的速度为7.5m/s. 第26页/共30页 7.7.如图长如图长L=0.4mL=0.4m的细绳上的细绳上 端固定，下端系一个质量端固定，