高中物理機械能守恒定律PPT學習教案

1、會計學1高中物理機械能守恒定律高中物理機械能守恒定律第1頁/共20頁小鋼球小鋼球實驗中，小球的受力情況如何？實驗中，小球的受力情況如何？受重力受重力G和繩的拉力和繩的拉力F作用作用 各個力的做功情況如何？各個力的做功情況如何？拉力和速度方向總垂直，對小球不拉力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有重力對小球能做功。做功；只有重力對小球能做功。這個小實驗說明了什么？這個小實驗說明了什么？小球在擺動過程中重力勢能和動能小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉化。在擺動過程中，小球總在不斷轉化。在擺動過程中，小球總能回到原來的高度?？梢?，重力勢能能回到原來的高度?？梢?，重力勢能和動能的總和保持不變。即機

2、械能保和動能的總和保持不變。即機械能保持不變。持不變。演示實驗演示實驗GFv第2頁/共20頁小球的受力情況如何？小球的受力情況如何？重力重力G、支持力、支持力F1、彈力、彈力F各個力的做功情況如何？各個力的做功情況如何？G和和F1不做功，不做功，F(xiàn)做功做功這個小實驗說明了什么？這個小實驗說明了什么？ 小球在往復運動過程中彈性勢小球在往復運動過程中彈性勢能和動能在不斷轉化。小球在往能和動能在不斷轉化。小球在往復運動過程中總能回到原來的位復運動過程中總能回到原來的位置，可見，彈性勢能和動能的總置，可見，彈性勢能和動能的總和應該保持不變。即機械能保持和應該保持不變。即機械能保持不變。不變。 演示實驗

3、演示實驗A O BGF1F第3頁/共20頁第4頁/共20頁 質量為質量為m的物體自由下落過程中，經過高度的物體自由下落過程中，經過高度h1的的A點時速點時速度為度為v1，下落至高度，下落至高度h2的的B點處速度為點處速度為v2，不計空氣阻力，取地，不計空氣阻力，取地面為參考平面，試寫出物體在面為參考平面，試寫出物體在A點時的機械能和點時的機械能和B點時的機械點時的機械能，并找到這兩個機械能之間的數量關系。能，并找到這兩個機械能之間的數量關系。根據動能定理，有根據動能定理，有重力做功與重力勢能的關系可知：重力做功與重力勢能的關系可知：由以上兩式可以得到：由以上兩式可以得到：h1v1v2mh2AB

4、A點點B點點第5頁/共20頁 在在只有重力做功只有重力做功的物體系內，動能和的物體系內，動能和重力勢能可以相互轉化，而機械能的總量重力勢能可以相互轉化，而機械能的總量保持不變。保持不變。同樣可以證明：同樣可以證明： 在在只有彈簧彈力做功只有彈簧彈力做功的物體系內，動的物體系內，動能與勢能可以相互轉化，而物體機械能的能與勢能可以相互轉化，而物體機械能的總量也保持不變?？偭恳脖３植蛔?。由此可見：由此可見：第6頁/共20頁內容內容:或或（動能的增加等于勢能的減少）（動能的增加等于勢能的減少）或或第7頁/共20頁守恒和相等的區(qū)別守恒和相等的區(qū)別： 1.守恒：如果某一個物理量在某個過程中守恒：如果某一個

5、物理量在某個過程中始終保持不變，那么我們就說這個物理量始終保持不變，那么我們就說這個物理量在此過程中守恒在此過程中守恒.2.相等：如果一個物理量在兩點的值一樣相等：如果一個物理量在兩點的值一樣，那么我們就說這個物理量在這兩點相等，那么我們就說這個物理量在這兩點相等.第8頁/共20頁 只有重力或系統(tǒng)內彈簧彈力做功，其它只有重力或系統(tǒng)內彈簧彈力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功為零）力不做功（或其它力合力所做功為零）A A、從做功角度分析、從做功角度分析B B、從能量轉化角度分析、從能量轉化角度分析 只有系統(tǒng)內動能和勢能相互轉化，無其只有系統(tǒng)內動能和勢能相互轉化，無其它形式能量之間（如內能）轉

6、化。它形式能量之間（如內能）轉化。 只有重力或彈力做功只有重力或彈力做功. .第9頁/共20頁 把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個擺（如圖），把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個擺（如圖）， 擺長為擺長為l ,最大偏角為最大偏角為 .小球運動到最低位置時的速度小球運動到最低位置時的速度 是多大？是多大？分析分析拉力和速度方向總垂拉力和速度方向總垂直，對小球不做功；直，對小球不做功；所以這個過程中只有所以這個過程中只有重力對小球能做功，重力對小球能做功，機械能守恒。機械能守恒。 lABGFv第10頁/共20頁 把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個擺（如圖），把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個

7、擺（如圖）， 擺長為擺長為l ,最大偏角為最大偏角為 .小球運動到最低位置時的速度小球運動到最低位置時的速度 是多大？是多大？解解選擇小球在最低位置時所在的水平面為參考平面。選擇小球在最低位置時所在的水平面為參考平面。小球在最低點小球在最低點O時為時為末狀態(tài)末狀態(tài)：末狀態(tài)的動能：末狀態(tài)的動能： Ek2=1/2mv2 重力勢能：重力勢能： Ep2=0末狀態(tài)的機械能為：末狀態(tài)的機械能為： Ek2+Ep2=1/2mv2 根據機械能守恒定律有根據機械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即即 1/2mv2= mgl ( 1- cos)所以所以 v = lAB小球在最高點小球在最高點A時為時

8、為初狀態(tài)初狀態(tài)：初狀態(tài)的動能：初狀態(tài)的動能： Ek1=0 初狀態(tài)的初狀態(tài)的重力勢能：重力勢能： Ep1=mg(l-lcos）初狀態(tài)的初狀態(tài)的機械能：機械能： Ek1+Ep1=mg(l-lcos) 第11頁/共20頁一、機械能：一、機械能：物體的物體的動能動能和和勢能勢能之和稱為物體之和稱為物體 的機械能。的機械能。 二、二、物體的物體的動能動能和和勢能勢能可以相互轉化?？梢韵嗷マD化。三、機械能守恒定律三、機械能守恒定律在在只有重力或彈力做功只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內，動能和彈性勢的物體系統(tǒng)內，動能和彈性勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。 1 1、

9、守恒條件：、守恒條件：a a、只有重力或系統(tǒng)內彈簧彈力做功，其它力只有重力或系統(tǒng)內彈簧彈力做功，其它力 不做功（或其它力合力所做功為零）不做功（或其它力合力所做功為零） b b、只發(fā)生動能和勢能間的相互轉化。、只發(fā)生動能和勢能間的相互轉化。2 2、表達式：、表達式： E= E2 或或 EK+EP= EK2+EP2 或或 Ek= Ep（動能的增加等于勢能的減少）（動能的增加等于勢能的減少）四、機械能守恒定律的應用第12頁/共20頁D第13頁/共20頁2、如圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上、如圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖運動，其中圖A、B、C中的斜面

10、是光滑的，圖中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗中的斜面是粗糙的，圖糙的，圖A、B中的中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖示，圖A、B、D中的木塊向下運動，圖中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動。中的木塊向上運動。在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是（在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是（ ）C解析：機械能守恒的條件是：物體只受重力或彈力的作解析：機械能守恒的條件是：物體只受重力或彈力的作用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那么在動用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那么在動能和勢能的相互轉化過程中，物體的機械能守恒。依照能和勢能的相

11、互轉化過程中，物體的機械能守恒。依照此條件分析，此條件分析，ABD三項均錯。三項均錯。第14頁/共20頁3 3、以、以10m/s10m/s的速度將質量為的速度將質量為m m的物體豎直上拋出，若的物體豎直上拋出，若空氣阻力忽略，空氣阻力忽略，g g10m/s10m/s2 2則：物體上升的最大高則：物體上升的最大高度是多少？上升過程在何處重力勢能和運動相等？度是多少？上升過程在何處重力勢能和運動相等？【解析解析】物體在空氣中只有重力做功，故機械能守恒物體在空氣中只有重力做功，故機械能守恒以地面為參考點，則以地面為參考點，則：在最高點動能為零，故：在最高點動能為零，故：由由E1=E2得：得：v0h最

12、高點第15頁/共20頁3 3、以、以1010m/s的速度將質量為的速度將質量為m m的物體豎直上拋出，若的物體豎直上拋出，若空氣阻力忽略，空氣阻力忽略，g g1010m/s2則：物體上升的最大高則：物體上升的最大高度是多少？上升過程在何處重力勢能和動能相等？度是多少？上升過程在何處重力勢能和動能相等？v0h【解析解析】物體在空氣中只有重力做功，故機械能守恒物體在空氣中只有重力做功，故機械能守恒初狀態(tài)設在地面，則初狀態(tài)設在地面，則：終態(tài)設在終態(tài)設在h1高處，故：高處，故：因機械能守恒：因機械能守恒：E1=E2最高點h1v1Ep=Ek第16頁/共20頁4 4、長為長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌

13、面上，且的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的使其長度的1/4垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多大？的速度大小為多大？【解析解析】：鏈條下滑時，因鏈條下滑時，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機械能守恒，整根鏈條總的機械能守恒，可用機械能守恒定律求解。可用機械能守恒定律求解。設整根鏈條質量為設整根鏈條質量為m，則單位，則單位長度質量為長度質量為mL,設桌面重力勢能為零。設桌面重力勢能為零。初狀態(tài)：初狀態(tài)： 末狀態(tài)：末狀態(tài)：由機械能守恒定律得：由機械能守恒定律得：EK1+EP1= EK2+EP2 即：即： 解得解得 初初末末第17頁/共20頁第18頁/共20頁(2)2)對研究對象進行受力分析，弄清各力在對研究對象進行