高中物理(新人教必修二):第七章 8《机械能守恒定律》
《高中物理(新人教必修二):第七章 8《机械能守恒定律》》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理(新人教必修二):第七章 8《机械能守恒定律》(33页珍藏版)》请在装配图网上搜索。
欢迎进入物理课堂 8 机械能守恒定律 1 动能与势能的相互转化 1 机械能 与势能 包括 势能和 势 能 统称为机械能 动能 重力 弹性 2 动能与势能之间的相互转化是通过 或 做 功来实现的 重力 弹力 动能与重力势能间的转化 只有重力做功时 若重力做正功 则 转化为 若重力做负功 则 转化为 重力势能 动能 动能 重力势能 动能与弹性势能间的转化 被压缩的弹簧把物体弹出去 射箭时绷紧的弦把箭弹出去 这些过程中弹力做 功 正 动能 转化为 2 机械能守恒定律 弹性势能 1 内容 在只有重力或弹力做功的系统内 物体的动能与 可以相互转化 而总机械能保持不变 2 表达式 Ek1 Ep1 或 Ep Ek 0 3 条件 在系统内 除重力或弹力做功外 其他外力不做功 Ek2 Ep2 势能 3 下列物体中 机械能守恒的是 A 做竖直上抛运动的物体 A B 被匀速吊起的集装箱C 一物体从斜面上匀速滑下D 在粗糙水平面上运动的物体解析 做竖直上抛运动的物体仅受重力作用 故机械能守恒 被匀速吊起的集装箱 除受重力外 还受到一个竖直向上 大小等于重力的力作用 故机械能增加 物体从斜面匀速滑下 表明物体还受到一个沿斜面向上的力 故机械能不守恒 在粗糙水平面上运动的物体 所受摩擦力做负功 故机械能不守恒 4 关于机械能 以下说法正确的是 D A 物体在平衡力作用下运动 其机械能不变B 作用在物体上的合力不做功 物体的机械能一定守恒C 当作用在物体上的动力所做的功等于物体克服阻力所做的功时 物体的机械能保持不变D 物体在运动过程中只有重力做功 受到的其他外力不做功时 物体的机械能守恒解析 在平衡力作用下运动的物体 其动能不变 但机械能不一定守恒 如匀速上升的物体 知识点1 动能与势能的相互转化 蹦极是非常刺激的户外休闲活动 深受年轻人的喜爱 如图7 8 1所示 人在蹦极时可在空中享受几秒钟的 自由落体 体验 当人下落到一定高度时 橡皮绳被拉开 绷紧 阻碍人体继续下落 当到达最低点时橡皮绳再次弹起 人被拉起 随后 又落下 这样反复多次直到静止为止 这就是蹦极 的全过程 图7 8 1 讨论 动能 重力势能 动能 弹性势能 1 从能量转化的角度上看 人从最高点下落到绳恰好伸直的过程中 转化为 2 从绳恰好伸直到绳的弹力F等于人的重力mg的过程中 转化为 和 3 从绳的弹力F等于人的重力mg到最低点的过程中 和 转化为 4 整个过程可看成 与 间的相互转化 重力势能 动能 弹性势能 重力势能 弹性势能 重力势能 1 由动能定理可知 所有外力做功都会改变动能 即动能的改变量等于合力做的功 但重力势能的变化仅由重力做功决定 重力做多少正功 重力势能就减少多少 重力做多少负功 重力势能就增加多少 弹性势能的变化仅由弹力做功的多少决定 与其他任何外力做功均无关 2 在只有重力做功的情况下 仅有动能与重力势能相互转化 在只有弹力做功的情况下 仅有动能和弹性势能相互转化 例1 将质量为m的物体以初速度v0 10m s竖直上抛 忽略空气阻力 取g 10m s2 则 1 物体上升的最大高度是多少 2 上升过程中 何处重力势能与动能相等 触类旁通 1 跳伞运动员从高空下落 在他张开伞经过一段时间后 所受的空气阻力等于运动员和伞的总重力 则之后的运动过程 中 运动员具有的机械能的变化情况是 A 动能 势能和总机械能都不变 C B 重力势能减少 动能增加 总机械能不变C 重力势能减少 动能不变 总机械能减少D 重力势能不变 动能为零 总机械能不变 知识点2 机械能守恒定律 如图7 8 2所示 一蹦极运动员站在40米以上高度 相当于10层楼高 的吊车上 把一端固定的一根长长的弹性蹦极绳绑在足关节处 然后两臂伸开 双腿并拢 头朝下跳下去 讨论 假设空气阻力可忽略 运动员可视为质点 则在蹦极过程中 运动员 地球和蹦极绳所组成的系统的机械能 填 守恒 或 不守恒 守恒 图7 8 2 1 判断机械能是否守恒 1 从能量特点看 系统只有动能和势能相互转化 无其他形式能量 如内能 之间相互转化 则系统机械能守恒 如果物体间发生相互碰撞或相对运动时有摩擦作用 则机械能一般不守恒 2 从机械能的定义看 若动能与势能之和不变 则机械能守恒 如果一个物体沿斜面匀速滑下 则动能不变 势能减少 机械能减少 一个物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒 沿竖直方向匀速运动时机械能不守恒 3 从做功的特点看 只有重力和系统内的弹力做功 系统 机械能守恒 具体表现在 只受重力 或系统内的弹力 作用 如 所有做抛体运动 的物体 还受其他力 但只有重力 或系统内的弹力 做功 如图7 8 3甲所示 图7 8 3 有系统的内力做功 但是做功代数和为零 如图乙所示 A B间及B与地面之间均光滑 A自B的上端自由下滑时 B沿地面滑动 A B之间的弹力做功 A或B的机械能均不守恒 但对A B组成的系统 其机械能守恒 2 机械能守恒定律的运用 1 机械能守恒定律的三种表达式 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能与势能之和 选用该表达式时 应恰当选取参考平面 Ek Ep或 Ep Ek 即动能 或势能 的增加量等 于势能 或动能 的减少量 EA EB 即A物体机械能的增加量等于B物体机械 能的减少量 2 解题步骤 根据题意 先选取研究对象 物体或系统 明确研究对象的运动过程 分析对象在过程中的受力情况及各力的做功情况 判断是否满足机械能守恒的条件 选取恰当的表达式列方程求解 例2 双选 如图7 8 4所示 下列关于机械能是否守 恒的判断正确的是 图7 8 4A 甲图中 物体A将弹簧压缩的过程中 A的机械能守恒B 乙图中 光滑斜面A置于光滑水平面 物体B沿A下滑 B的机械能守恒C 丙图中 不计任何阻力 A加速下落 B加速上升的过程中 A B组成的系统机械能守恒 D 丁图中 小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时 小球的 机械能守恒 解析 甲图中 重力和弹力做功 物体A和弹簧组成的系统机械能守恒 但物体A的机械能不守恒 A错 乙图中 物体B除受重力外 还受弹力 弹力对B做负功 机械能不守恒 但从能量特点看 A B组成的系统机械能守恒 B错 丙图中 绳子的张力对A做负功 对B做正功 代数和为零 A B组成的系统机械能守恒 C对 丁图中动能不变 势能不变 机械能守恒 D对 答案 CD 触类旁通 2 双选 关于机械能是否守恒 下列叙述中正确的是 A 做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B 做匀变速运动的物体的机械能可能守恒 BD 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 物体的机械能一定守恒解析 匀速运动的物体动能不变 如果匀速下降 则重力势能减少 机械能不守恒 A错 自由落体运动的机械能守恒 B对 外力对物体做功为零时 物体动能不变 机械能不一定守恒 C错 物体只有重力做功 机械能一定守恒 D对 例3 如图7 8 5所示 一固定的楔形木块 其斜面的倾角为 30 斜面光滑 另一边与地面垂直 顶上有一个定滑轮 一根柔软的不可伸长的细线跨过定滑轮 两端分别与物块A和B连接 A的质量为4m B的质量为m 开始时将B按在地面上不动 然后放开手 让A沿斜面下滑而B上升 物块A与斜面间无摩擦 求当A沿斜面下滑距离s时 A B的速度大小为多少 图7 8 5 解 因软绳不可伸长 可知A下滑了s B上升的距离也为s 且A B的速度大小相等 设其速度为v 把A B看做一个 系统 系统中仅有重力做功 机械能守恒 方法一 假设地面为零势能面 未下滑时A沿斜面到底端 的距离为l 有 触类旁通 3 如图7 8 6所示 质量为m的木块放在光滑的水平桌面上 用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为M的砝码相连 让绳拉直后使砝码从静止开始下降h h小于桌面的高度 的距离 木块仍在桌面上 则砝码的速度大小为多少 图7 8 6 系统机械能守恒问题 1 对于相互作用的整体 在进行能量转化时 单独一个物体的机械能一般不守恒 但系统的机械能守恒 可利用机械能守恒定律对系统相关的量列方程求解 2 对于绳索 链条 液体 长杆等这类研究对象 不能当成质点处理时 正确确定其重心位置是解决此类问题的关键 一般情况下 先分段考虑系统各部分的重力势能 然后再求和 而参考平面的选取 以系统初 末状态的重力势能便于表达为宜 例3 双选 如图7 8 7所示 质量分别为m和2m的两个小球A和B 中间用轻质杆相连 在杆的中点O处有一固定转动轴 把杆置于水平位置后释放 在B球顺时针摆动到最 低位置的过程中 图7 8 7 A B球的重力势能减少 动能增加 B球和地球组成的系统机械能守恒B A球的重力势能增加 动能也增加 A球和地球组成的系统机械能不守恒C A球 B球和地球组成的系统机械能守恒D A球 B球和地球组成的系统机械能不守恒 正解 B球从水平位置下摆到最低点的过程中 受重力和杆的作用力 杆的作用力方向待定 下摆过程中重力势能减少 动能增加 但不确定机械能是否守恒 A球在B球下摆的过程中 重力势能增加 动能增加 机械能增加 由于A B系统只有重力做功 系统机械能守恒 A球机械能增加 B球机械能一定减少 所以B C选项正确 杆施力的方向并不总沿杆的方向 本题中就是如此 杆对A B球既有沿杆的法向力 也有与杆垂直的切向力 所以杆对A B球施的力都做功 A B球的机械能都不守恒 答案 BC 度的 垂在桌边 如图7 8 8所示 松手后链条从静止开始沿 触类旁通 4 长为L的均匀链条 放在光滑的水平桌面上 且使其长 14 桌边下滑 则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大 图7 8 8 解 链条下滑时 因桌面光滑 没有摩擦力做功 整根链条总的机械能守恒 可用机械能守恒定律求解 设整根链条的质量为m 桌面处重力势能为零 链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为v 由机械能守恒定律得 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械能守恒定律 高中物理新人教必修二:第七章 8机械能守恒定律 高中物理 新人 必修 第七 机械能 守恒定律
![提示](https://www.zhuangpeitu.com/images/bang_tan.gif)
关于本文