机械能守恒应用

1、榆树实验高中 高三物理组,机械能守恒定律的应用,很重要,1、机械能守恒定律的内容是什么？ 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 2、机械能守恒的条件是什么？ （1）物体只受重力（或弹簧弹力）作用。 （2）物体除受重力（或弹簧弹力）作用外，还受其它力作用，但其它力不做功。 （3）物体除受重力作用（或弹簧弹力）外，还受其它力作用，其它力做功和为零。,复习回顾,注意研究对象,3、机械能守恒定律的数学表达式如何？ （1）E1=E2 （2）E=0 （3）EK增=EP减 4、应用机械能守恒定律解题的一般步骤如何？ （1）明确（明确研究对象及过程）； （2）判断（

2、物体系统机械能是否守恒）； （3）应用（应用机械能守恒定律列等式）； （4）求解（解方程）。,下图是北京地铁某车站的设计方案,车站站台,据2008年2月18日北京新闻报导：北京地铁10号线进行运行试验。 已知车辆进站车辆到达坡下时速度为v0，此时切断电动机的电源。,地铁,上升的地铁轨道,地铁某车站的设计方案,请同学们从节约能量的角度分析这种设计的优点,车站站台,为节约能源，车站站台建得高些，车辆进站时要上坡将动能转换为重力势能，出站时要下坡将重力势能换为动能，但是上坡动能需大于等于重力势能。,考点一：机械能守恒条件的理解,例:如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B

3、、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（ ）,C,练习： 1、在下列情况下，物体机械能守恒的是 （ ） A、物体沿圆弧匀速下滑过程中 B、物体沿光滑曲面自由下滑过程中 C、人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动过程中 D、不计空气阻力时物体竖直上抛过程中 2 、下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是（ ） A 、做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B 、做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒 C 、合力对物体做功为零时，物体机械能一定守恒 D 、只有重力对物体

4、做功，物体机械能一定守恒,BCD,BD,例：将一个质量为2.0kg的小球从离地面15m高的地方斜向上抛出，抛出时小球的速度为10m/s，忽略空气阻力。取g10m/s2。求：小球落地时速度的大小。,解：设地面为重力势能零面，对于物体从起点 到终点的过程中，只受重力作用，根据机械能守恒定律：Ep2+EK2=Ep1+Ek1,0,=,考点二：单个物体机械能守恒的应用,练习： 长l=80 cm的细绳上端固定，下端系一个质量m=100 g的小球.将小球拉起至细绳与竖立方向成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=10 m/s2） 答： T=2N,例：如图

5、所示，一根细绳绕过光滑的定滑轮，两端分别系住质量为m15kg和m23kg的长方形物块，开始时用手握住m1使系统处于如图所示状态。细绳与滑轮的质量不计，绳子光滑（h远小于半绳长） 求：当m1由静止释放下落5m高时的速度？,m1,m2,m2,m1,T2,G2,G1,T1,h,h,解：设末速度为V。取如图所示虚线所在水平面为势能零面，对于系统从初态到末态过程中，只有重力做功，机械能守恒。,Ep2+EK2=Ep1+Ek1,M1g(-h)+m2gh+ (m1+m2)V2=0+0,V=5m/s,考点三：系统机械能守恒的应用,考点四：应用机械能守恒定律处理实际问题,过山车,模拟为物理情景,例：如图所示，假设

6、车的质量为200kg，圆形轨道的半径r10m，如果你是过山车设计师，要使车能够安全的通过轨道，至少应该把车拉到离地面多高的地方释放？（忽略一切摩擦阻力）,第一部分,G,N,车子做圆周运动,根据：,则：G+N=,所以：当N0时，v最小 则：,r,第二部分,例：如图所示，假设车的质量为200kg，圆形轨道的半径R10m，如果你是过山车设计师，要使车能够安全的通过轨道，至少应该把车拉到离地面多高的地方释放？（忽略一切摩擦阻力）,G,N,G,N,P,Q,G,N,解：取地面为势能零面，对物体从P到Q的过程中，物体机械能守恒：,Ep2+EK2=Ep1+Ek1,r,h,h=25m,课堂小结,a.根据机械能守

7、恒定律的条件判断物体系统是否机械能守恒 b.运用机械能守恒的方程处理相应问题,你会了吗？,思考：（新闻：于10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射的嫦娥二号是嫦娥一号卫星的姐妹星，卫星上搭载的CCD照相机的分辨率将更高，其它探测设备也将有所改进，所探测到的有关月球的数据将更加准确。） 据新华网报道，嫦娥一号在接近月球时，要利用自身的火箭发动机点火减速，以被月球引力俘获进入绕月轨道。这次减速只有一次机会，如果不能减速到一定程度，嫦娥一号将一去不回头离开月球和地球，漫游在更加遥远的深空；如果过分减速，嫦娥一号则可能直接撞击月球表面。该报道地图示如下。,则下列说法正确的是（ ） A实施首次“刹车”的过程，将使得嫦娥一号损失的动能转化为势能，转化时机械能守恒 B嫦娥一号被月球引进俘获后进入绕月轨道，并逐步由椭圆轨道变轨到圆轨道 C嫦娥一号如果不能减速到一定程度，月球对它的引力将会做负功 D嫦娥一号如果过分减速，月球对它的引力将做正功，撞击月球表面时的速度将很大,BCD,课堂练习,如图，在质量不计，长为L、不能弯曲的直杆一端和