教学PPT机械能守恒定律及应用.ppt
《教学PPT机械能守恒定律及应用.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《教学PPT机械能守恒定律及应用.ppt(105页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第3讲 机械能守恒定律及其应用 考点1 重力做功与重力势能 1.重力做功的特点 (1)重力做功与_无关,只与始末位置的_ 有关. (2)重力做功的大小:WG=mgh,若物体下降,则重力做正 功,若物体上升,则重力做负功(或说成物体克服重力 做功)。 (3)重力做功不引起物体_的变化. 路径高度差 机械能 2重力势能 (1)定义:物体的重力势能等于它所受重力与所处 高度的乘积 (2)表达式:Ep=mgh(h为相对参考面的高度) (3)矢标性:重力势能是标量,但有正负,正负 表大小如Ep1=2J,Ep2=-4J则有Ep1Ep2(相对参考面 的大小)。 (4)相对性:重力势能的大小与参考面的选取有关
2、 ,但重力势能的变化是绝对量,与参考面的选取无 关 (5)系统性:重力势能是物体和地球组成系统所 共有的。 (6).重力做功与重力势能变化的关系 1)定性关系:重力对物体做正功,重力势能就减小 ;重力对物体做负功,重力势能就增大. 2)定量关系:重力对物体做的功等于物体重力势能 的减少量,即WG=-(Ep2-Ep1)=Ep1-Ep2. 3)重力势能的变化是绝对的,与参考面的选取无关. 3弹性势能 (1)定义:发生弹性形变的物体的各个部分之间, 由于有弹力的相互作用,而具有的势能。 (2)大小:与形变和劲度系数有关(Ep=1/2kx2) (3)矢标性:是标量,只有正直。 (4)相对性:相对弹簧原
3、长而言。形变量越大,则 弹性势能越大 (5)弹力做功与弹性势能变化的关系 1,弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功 与重力势能变化的关系,用公式表示:W=-Ep. 2,对于弹性势能,一般物体的弹性形变量越大,弹性 势能越大 2.重力势能与弹性势能 内容重力势势能弹弹性势势能 概念 大小 矢标标性 相对对性 物体由于 而 具有的能 物体由于发生 而 具有的能 Ep= 与形变量及劲度系数有 关 标量标量 大小与所选取的参考 平面有关 一般选弹簧形变为零的状 态为弹性势能零点 被举高弹性形变 mgh 将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处,在 这个过程中,下列说法中正确的是(取g=
4、10 m/s2)( ) A.重力做正功,重力势能增加1.0104 J B.重力做正功,重力势能减少1.0104 J C.重力做负功,重力势能增加1.0104 J D.重力做负功,重力势能减少1.0104 J C 2012年下学期 制作 06 湖南长郡卫星远程学校 1.关于重力势能,下列说法中正确的是( ) A. 重力势能是地球与物体所组成的系统共有 B. 重力势能为负值,表示物体的重力势能比 在参考平面上具有的重力势能少 C. 卫星绕地球做椭圆运动,当由近地点向远 地点运动时,其重力势能减小 D. 只要物体在水平面以下,其重力势能为负 值 AB 2012年下学期 制作 06 湖南长郡卫星远程学
5、校 2. 质量是100g的物体从距地面1.8m 的高处落下,又弹到距地面1.25m处,则 重力对物体做的功为_J。重力势 能的变化为_J。(g取10m/s2) 0.55 0.55 2012年下学期 制作 06 湖南长郡卫星远程学校 3.关于弹性势能的大小,下列说法正确的是( ) A. 当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大 B. 当弹簧变短时,它的弹性势能一定变小 C. 在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的 弹性势能越大 D. 弹簧拉伸时的弹性势能一定大于压缩时 的 弹性势能 C 2012年下学期 制作 06 湖南长郡卫星远程学校 4.如图所示,在光滑水平面上有A、B 两球,中间连一弹簧,A球固定
6、,今用手拿 住B球将弹簧压缩一定距离,然后释放B 球,在B球向右运动到最大距离的过程中, B球的加速度将_,B球的速 度将_,弹簧的弹性势能将 _。 先变小后变大 先变小后变大 先变大后变小 考点2 机械能守恒定律 1.内容:在只有重力或弹力做功的情况下,物体的_与_ 相互转化,但机械能的总量保持_. 动能 势能不变 1.对机械能守恒条件的理解 只有重力及系统内的弹力做功,可以从以下三方面理解: (1)只受重力作用,例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛 体运动,物体的机械能守恒. (2)受其他力,但其他力不做功或其它力做功的代数和为零, 只有重力或系统内的弹力做功.如沿光滑斜面或光滑曲面下滑
7、的过程。 用能量转化来判断:若物体系统中只有动能和势能的相互 转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能 守恒 2.机械能守恒定律表达式 观观 点表达式 守恒观观点 转转化观观点 转转移观观点 Ek1+Ep1= Ek= EA= Ek2+Ep2 -Ep -EB 2.对机械能守恒定律三种表达式的理解 (1)守恒观点. 意义:系统初状态的机械能等于末状态的机械能. 注意问题:要先选取零势能参考平面,并且在整个 过程中必须选取同一个零势能参考平面. 表达式:mgh1+1/2mv12=mgh2+1/2mv22或 (2)转化观点. 意义:系统(或物体)的机械能守恒时,系统增加(或减 少)的动能等
8、于系统减少(或增加)的重力势能. 注意问题:要明确重力势能的增加量或减少量,即重力 势能的变化,可以不选取零势能参考平面. (3)转移观点. 意义:若系统由A、B两部分组成,当系统的机械能守恒 时,则A部分物体机械能的增加量等于B部分物体机械能的 减少量. 注意问题:A部分机械能的增加量等于A末状态的机械能 减初状态的机械能,而B部分机械能的减少量等于B初状态 的机械能减末状态的机械能. 2012年下学期 制作 06 湖南长郡卫星远程学校 (1)机械能守恒定律是一种“能能转 化”关系,其守恒是有条件的,因此,应用时 首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是 否守恒做出判断。 (2)如果系统(除
9、地球外)只有一个物体,用 守恒观点列方程较方便;对于由两个或两个以 上物体组成的系统,用转化或转移的观点列方 程较简便。 名师点睛 1.关于机械能是否守恒,下列说法正 确的是( ) A. 做匀速直线运动的物体机械能一定 守恒 B. 做圆周运动的物体机械能一定守恒 C. 做变速运动的物体机械能可能守恒 D. 合外力对物体做功不为零,机械能 一定不守恒 C 2.(2011全国高考)一蹦极运动员身系弹性 蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距 水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运 动员可视为质点,下列说法正确的是( ) A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小 B. 蹦极绳张紧后的下落过程中,
10、弹性力做 负功,弹性势能增加 C. 蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所 组成的系统机械能守恒 D. 蹦极过程中,重力势能的改变与重力势 能零点的选取有关 ABC 2012年下学期 制作 06 湖南长郡卫星远程学校 3.如图所示,在光滑水 平面上有一物体,它的左端 连接着一轻弹簧,弹簧的另 一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状 态,当撤去力F后,物体将向右运动,在物体向 右运动的过程中,下列说法正确的是( ) A. 弹簧的弹性势能逐渐减少 B. 弹簧的弹性势能逐渐增加 C. 弹簧的弹性势能先增加后减少 D. 弹簧的弹性势能先减少后增加 D 4.(2012大理模拟)如图所示,将一个内外侧面均
11、 光滑的半圆形 槽置于光滑的水平面上,槽的左侧有一 坚直墙壁。现让一小球自 左端槽口A点的正上方由静 止开始下落,从A点与半圆形槽相切进 入槽内,则下 列说法正确的是( ) A. 小球在半圆形槽内运动的全过程中,只有重 力对它做功 B. 小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程 中,小球处于失重状 态 C. 小球从A点经最低点向右 侧最高点 运动的过程中,小球与 槽组成的系统机 械能守恒 D. 小球从下落到从右侧离开 槽的过程 机械能守恒 C 如图所示,物块、斜面和水平面都是光滑的,物块从 静止开始沿斜面下滑过程中,物块机械能是否守恒? 系统机械能是否守恒? 解析:以物块和斜面组成的系 统为研究
12、对象,很明显物块下 滑过程中系统不受摩擦和介质 阻力,故系统机械能守恒又 由斜面将向左运动,即斜面的 机械能将增大,故物块的机械 能一定将减少 2012年下学期 制作 06 湖南长郡卫星远程学校 2012年下学期 制作 06 湖南长郡卫星远程学校 (3)选取零势能面,确定研究对象在 初、末状态的机械能。 (4)根据机械能守恒定律列出方程。 (5)解方程求出结果,并对结果进行 必要的讨论和说明。 质量为m的小球从高H处由静止开始自由下落,以地面作为零势 能面.当小球的动能和重力势能相等时,重力的瞬时功率为( ) 【解析】选B.设当小球动能和重力势能相等时,小球下落的高 度 为h,由机械能守恒定律
13、得mgH= mv2+mg(H-h), mv2=mg(H-h), 解 得: 故此时重力的功率为P=mgv= B正确 . 机械能守恒的判断 【例证1】如图所示,质量均为m的A、B两个小球,用长为2L 的轻质杆相连接,在竖直平面内绕固定轴O沿顺时针方向自 由转动(转轴在杆的中点),不计一切摩擦,某时刻A、B球恰 好在如图所示的位置,A、B球的线速度大小均为v,下列说法 正确的是( ) A.运动过程中B球机械能守恒 B.运动过程中B球速度大小不变 C.B球在运动到最高点之前,单位时间内机械能的变化量保持 不变 D.B球在运动到最高点之前,单位时间内机械能的变化量不断 变化 【解题指南】解答本题时应注意
14、以下两点: (1)A、B两球的速度大小始终相等. (2)B球单位时间内高度变化的关系. 【自主解答】选B、D.以A、B球组成的系统为研究对象,两球在 运动过程中,只有重力做功(轻杆对两球做功的和为零),两球的 机械能守恒,以过O点的水平面为重力势能的参考平面时,系统 的总机械能为E=2 mv2=mv2.假设A球下降h,则B球上升h,此时 两球的速度大小是v,由机械能守恒定律知mv2= mv2 2+mgh-mgh,得到v=v,故运动过程中B球速度大小不变.当单独分 析B球时,B球在运动到最高点之前,动能保持不变,重力势能在 不断增加.由几何知识可得单位时间内B球上升的高度不同,因此 机械能的变化
15、量是不断改变的.B、D正确. 【总结提升】机械能是否守恒的判断方法 (1)利用机械能的定义判断(直接判断):机械能包 括动能、重力势能和弹性势能,判断机械能是否 守恒可以看物体或系统机械能的总和是否变化. (2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧 的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机 械能守恒. (3)用能量转化来判断:若物体系统中只有动能和 势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转 化,则物体系统机械能守恒. (4)对多个物体组成的系统,除考虑是否只有重力 做功外,还要考虑系统内力做功,如有滑动摩擦 力做功时,因有摩擦热产生,系统机械能将有损 失. 【变式训练】(2012闸北
16、区模拟)乒乓球上下振 动,振动的幅度愈来愈小,关于乒乓球的机械能,下 列说法中正确的是( ) A.机械能守恒 B.机械能减少 C.机械能增加 D.机械能有时增加,有时减少 【解析】选B.乒乓球振动的幅度愈来愈小,说明乒 乓球克服阻力做功,故机械能减少,只有B项正确. 【变式备选】如图所示,具有一定初速度的物块 ,沿倾角为30的粗糙斜面向上运动的过程中, 受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用,这时物块 的加速度大小为4 m/s2,方向沿斜面向下,那么 ,在物块向上运动的过程中,下列说法正确的是( ) A.物块的机械能一定增加 B.物块的机械能一定减小 C.物块的机械能可能不变 D.物块的机械能可能
17、增加也可能减小 A 【解析】选A.机械能变化的原因是非重力、弹力 做功,题中除重力外,有拉力F和摩擦力Ff做功, 则机械能的变化取决于F与Ff做功大小关系. 由mgsin+Ff-F=ma知:F-Ff=mgsin30-ma0,即 FFf,故F做正功多于克服摩擦力做功,故机械能 增加.A项正确. BD 1.((2011南通模拟)如图所示,A, B两球质量相等,A球用不 能伸长的轻 绳系于O点,B球用轻弹簧系于 O点,O与O点在同一水平面上,分别将A、 B球拉到与悬点等高处,使绳和轻弹簧均处 于水平,弹 簧处于自然状态,将两球分别由静止开始释放,当 两球 达到各自悬点的正下方时,两球仍处在同一水平面
18、上, 则( ) A两球到达各自悬点的正下方时,两球动能相等 B两球到达各自悬点的正下方时,A球动能较大 C两球到达各自悬点的正下方时,B球动能较大 D两球到达各自悬点的正下方时,A球受到向上的拉力较大 BD 解析:整个过程中两球减少的重力势能相等,A球减少的重 力势能完全转化为A球的动能,B球减少的重力势能转化为B 球的动能和弹簧的弹性势能,所以A球的动能大于B球的动 能,所以B正确;在O点正下方位置根据牛顿第二定律,小 球所受拉力与重力的合力提供向心力,则A球受到的拉力较 大,所以D正确。 答案:BD 如下图所示,总长为L的光滑匀质的铁链,跨过一光滑 的轻质小定滑轮,开始时底端相齐,当略有扰
19、动时某一 端下落,则铁链刚脱离滑轮的瞬间,其速度多大? o =0 重心 v 重心 解:铁链下滑过程机械能守恒。 初态机械能为: 末态机械能为: 根据机械能守恒 E1= E2解得: 选初态重心所在平面为零势能面。 设单位长度的质量为 m0 则: (2010 年上海卷)如图 ,ABC 和 ABD 为两个光滑固 定轨道,A、B、E 在同一水平面,C、D、E 在同一竖 直线上,D 点距水平面的高度为 h,C 点高度为 2h ,一滑块从 A点以初速度 v0 分别沿两轨道滑行到 C 或 D 处后水平抛出 (1)求滑块落到水平面时,落点与 E 点间的距离 sC 和 sD. (2)为实现 sCsD,v0 应
20、满足什么条件? 【例证2】(15分)如图所示,斜面轨道AB与水平面 之间的夹角=53,BD为半径R=4 m的圆弧形轨 道,且B点与D点在同一水平面上,在B点,斜面轨 道AB与圆弧形轨道BD相切,整个轨道处于竖直平 面内且处处光滑,在A点处有一质量m=1 kg的小球 由静止滑下,经过B、C两点后从D点斜抛出去,最 后落在地面上的S点时的速度大小vS=8 m/s,已知 A点距地面的高度H=10 m,B点距地面的高度h=5 m ,设以MDN为分界线,其左边为一阻力场区域,右 边为真空区域,g取10 m/s2,cos53=0.6,求: (1)小球经过B点时的速度为多大? (2)小球经过圆弧轨道最低处C
- 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:
- 教学 PPT 机械能 守恒定律 应用
链接地址:https://www.31doc.com/p-3833707.html