2019-2020学年高中物理沪科版必修2课件:4.6 习题课:机械能守恒定律 .pptx
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1、习题课:机械能守恒定律,1.机械能包括动能、重力势能和弹性势能。 2.机械能守恒定律的条件 (1)只有重力或弹力做功。 (2)除重力、弹力外,物体还受其他力,但其他力不做功。 (3)除重力、弹力外,还有其他力做功,但其他力做功之和为零。 3.机械能守恒定律的表达式 (1)从不同状态看:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(或E1=E2) 此式表示系统的两个状态的机械能总量相等。 (2)从能的转化角度看:Ek=-Ep 此式表示系统动能的增加(减少)量等于势能的减少(增加)量。 (3)从能的转移角度看:EA增= 减 。 此式表示系统A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量。,4.应用机械能守恒定律的
2、基本思路 (1)选取研究对象。 (2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒。 (3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初、末状态时的机械能。 (4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式(Ek1+Ep1=Ek2+Ep2、Ek=-Ep)进行求解。,一、机械能是否守恒的判断 1.从做功角度判断 首先判断分析的是单个物体(其实是单个物体与地球组成的系统)还是系统,看机械能是否守恒,然后根据守恒条件做出判断。 (1)单个物体:除重力外无其他力做功(或其他力对这个物体做功之和为零),则物体的机械能守恒。 (2)系统:外力中除重力外无其他力做功,内力做功之和为零,则系统的
3、机械能守恒。 2.从能量转化角度判断 只有系统内动能、重力势能、弹性势能的相互转化,无其他形式能量的转化,系统机械能守恒。,【例1】 (多选)下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( ),A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,物体A机械能守恒 B.乙图中,物体B沿斜面匀速下滑,物体B的机械能守恒 C.丙图中,不计任何阻力时,A加速下落,B加速上升过程中,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机械能不守恒,A错误;乙图中物体B除受重力外,还受到弹力和摩擦力作用,弹力不做功,但摩
4、擦力做负功,物体B的机械能不守恒,B错误;丙图中绳子张力对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正确;丁图中小球的动能不变,势能不变,机械能守恒,D正确。 答案:CD,变式训练1把小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至A位置,如图甲所示。迅速松手后,球升高至最高位置C(图丙),途中经过位置B时弹簧正处于原长(图乙)。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从A运动到C的过程中,下列说法正确的是( ) A.经过位置B时小球的加速度为0 B.经过位置B时小球的速度最大 C.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒 D.小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小,解析:分析小球从A
5、到B的过程中受力情况,开始时弹力大于重力,中间某一位置弹力和重力相等,接着弹力小于重力,在B点时,弹力为零,小球从B到C的过程中,只受重力。根据牛顿第二定律可以知道小球从A到B过程中,先向上加速再向上减速,所以速度最大位置应该是加速度为零的位置,在AB之间某一位置,A、B错误;从A到C过程中对于小球、地球、弹簧组成的系统只有重力和弹力做功,所以系统的机械能守恒,C正确,D错误。 答案:C,二、系统机械能守恒问题的分析 多个物体组成的系统,就单个物体而言,机械能一般不守恒,但就系统而言机械能往往是守恒的。对系统列机械能守恒方程时常有两种表达形式Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或EA增= 减 ,运用
6、前者需要选取合适的参考平面,运用后者无需选取参考平面,只要判断系统内哪个物体的机械能减少了多少,哪个物体的机械能增加了多少就行了。,【例2】倾角为的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A和B,两球之间用一根长为L的轻杆相连,如图所示,小球B离斜面底端的高度为h,两球从静止开始下滑,不计空气阻力和机械能损失。求: (1)两球都进入光滑水平面时的速度大小。 (2)此过程中杆对B球所做的功。,解析:(1)由于不计机械能损失,因此两球组成的系统机械能守恒。两球在光滑水平面上运动的速度大小相等,设为v,根据机械能守恒定律有,(2)对B球,从开始下滑到两球都进入水平面这一过程应用动能定理,可得,变式训练2(
7、多选)如图所示,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(不考虑摩擦阻力)( ) A.b球的重力势能减少,动能增加,b球机械能守恒 B.a球的重力势能增加,动能也增加,a球机械能不守恒 C.a球、b球组成的系统机械能守恒 D.a球、b球组成的系统机械能不守恒,解析:b球从水平位置下摆到最低点过程中,a球升至最高点,重力势能增加,动能也增加,机械能增加。由于a、b系统只有重力做功,则系统机械能守恒,既然a球机械能增加,b球机械能一定减少。可见,杆对a球做了正功,杆对b球做了负功。 答案:BC,三
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