高中物理必修二-機(jī)械能守恒定律課件

7.8機(jī)械能守恒定律知識(shí)回顧：動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能的概念一、機(jī)械能：1、定義：動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。符號(hào)：E，

2、一個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能等于各物體的動(dòng)能與勢能總和：E=Ek+Ep。EP：為重力勢能與彈性勢能的總和。隨著人類能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量的利用率，是人類所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)，右圖是上海“明珠線”某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案，與站臺(tái)連接的軌道有一個(gè)小的坡度。

進(jìn)站前關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)車憑慣性上坡，動(dòng)能變成勢能儲(chǔ)存起來，出站時(shí)下坡，勢能變成動(dòng)能，節(jié)省了能源。2、動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)化：

明珠號(hào)列車為什么在站臺(tái)上要設(shè)置一個(gè)小小的坡度？

⑴生活中的實(shí)例車站車站示意圖舉世聞名的三峽工程怎樣利用水利發(fā)電？射箭項(xiàng)目蹦極運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)員下落過程中，動(dòng)能和勢能之間怎樣轉(zhuǎn)化的？①如圖，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自由下落或做平拋運(yùn)動(dòng)或沿光滑斜面下滑，經(jīng)過某高度為h１的A點(diǎn)時(shí)速度為v１，下落到某高度為h2的B點(diǎn)時(shí)速度為v2，試寫出小球在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能EA和在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能EB，并找出小球在A、B時(shí)所具有的機(jī)械能EA、EB之間的數(shù)量關(guān)系。平拋運(yùn)動(dòng)⑵探究動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)化的規(guī)律②動(dòng)能與彈性勢能、重力勢能的轉(zhuǎn)化如圖甲，小球向右壓縮彈簧，試分析此過程中小球的動(dòng)能與彈簧的彈性勢能的轉(zhuǎn)化情況。若不計(jì)一切阻力機(jī)械能是否守恒？如圖乙，開始彈簧處于原長，小球由靜止釋放，分析小球向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能的轉(zhuǎn)化情況。機(jī)械能是否守恒？甲圖乙圖高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)二、機(jī)械能守恒定律：1、內(nèi)容：物體系統(tǒng)在某一過程中，如果只有重力或彈黃的彈力做功。則該過程中物體系的動(dòng)能與勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，總的機(jī)械能保持不變。2、表達(dá)式：公式一：Ep1＋Ek1=Ep2＋Ek2。（單個(gè)物體）或：EA＋EB=E/A＋E/B。（兩個(gè)物體）公式二：ΔEp減=ΔEk增或ΔEp增=ΔEk減。（單個(gè)物體）或：ΔEA減=ΔEB增。（兩個(gè)物體）強(qiáng)調(diào)：物體和地球組成系統(tǒng)的機(jī)械能可簡稱為該物體的機(jī)械能；物體、彈簧、地球組成系統(tǒng)的機(jī)械能，不能簡稱為物體的機(jī)械能，必須說明是物體和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能。高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)3、守恒定律的理解：⑴機(jī)械能守恒定律的研究對象是：物體系。若過程有重力勢能參與轉(zhuǎn)化，則地球包含在物體系中。若過程有彈性勢能參與轉(zhuǎn)化，則整根彈簧包含在物體系中。⑵守恒的意義：機(jī)械能是狀態(tài)量，機(jī)械能守恒是指過程中系統(tǒng)在任意位置（或時(shí)刻）機(jī)械能都相等，不僅僅是初、末狀態(tài)的機(jī)械能相等。⑶守恒條件：整個(gè)過程中只有重力或彈簧的彈力做功；系統(tǒng)受到的外力和系統(tǒng)的內(nèi)力，不做功或做功的代數(shù)和為零。高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)4、條件的理解：⑴守恒條件是對功的限制，不是對力限制。系統(tǒng)可以受到除重力、彈簧彈力以外的其它各種力(不管內(nèi)力或外力)作用，且它們合力可以不為零。但其它力必須不做功或做功的代數(shù)和為零。只要其它力做的總功不為零，系統(tǒng)機(jī)械能就不守恒。⑵守恒是針對某個(gè)特定的系統(tǒng)而言的。當(dāng)過程中外界(即外力)對系統(tǒng)(或系統(tǒng)對外界)做的總功不為零時(shí)，即有能量的進(jìn)、出系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能就不守恒。⑶守恒是機(jī)械能守恒，不是能量守恒。當(dāng)過程中系統(tǒng)的內(nèi)力做功，使機(jī)械能與其它形式的能量有相互轉(zhuǎn)化時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能將不守恒。⑷下列情況機(jī)械能不守恒：系統(tǒng)內(nèi)有滑動(dòng)摩擦力、電磁力做功；系統(tǒng)內(nèi)有動(dòng)力裝置(人、機(jī)械)做功；系統(tǒng)內(nèi)物體之間發(fā)生有動(dòng)能損失的非彈性碰撞。高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)5、判斷機(jī)械能守恒的方法：⑴做功判斷法：若過程中只有重力、彈簧的彈力做功，其它的內(nèi)、外力做功的代數(shù)和為零，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。⑵能量轉(zhuǎn)化法：若過程中只有系統(tǒng)內(nèi)物體間的動(dòng)能和勢能間的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)與外界發(fā)生沒有能量的傳遞，系統(tǒng)內(nèi)部也沒有把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。⑶機(jī)械能的增減法：若過程中系統(tǒng)的動(dòng)能、勢能均增加或均減小，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒；若動(dòng)能增加、勢能不變或勢能增加、動(dòng)能不變，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒。高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)判斷下列運(yùn)動(dòng)機(jī)械能是否守恒繩拉著物體沿著光滑的斜面勻速上升跳傘員利用降落傘在空中勻速下落繩系小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)

例題1：下列過程中，物體的機(jī)械能一定守恒的是：（）A、物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)B、物體做斜拋運(yùn)動(dòng)C、在固定光滑曲面上運(yùn)動(dòng)的物體。D、物體以0.8g的加速度向上做勻減速運(yùn)動(dòng)E、物體運(yùn)動(dòng)過程中合外力做功為零。F、物體在運(yùn)動(dòng)過程中只有動(dòng)能與重力勢能間的相互轉(zhuǎn)化。G、運(yùn)動(dòng)過程中物體只受重力作用。H、運(yùn)動(dòng)過程中物體只受彈簧的彈力作用。BFG高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題2：質(zhì)量為m的物體，以速度v離開高為H的桌子，當(dāng)它落到距地面高為h的A點(diǎn)時(shí)，速度為VA。以地面為零勢面，在不計(jì)空氣阻力的情況下，下列哪些說法是正確的是：（）A.物體在A點(diǎn)具有的機(jī)械是：B.物體在A點(diǎn)具有的機(jī)械能是：C.物體在A具有的動(dòng)能是：D.物體在A點(diǎn)具有的動(dòng)能是：ABC高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題3如圖所示，木塊B放在光滑的水平桌面上，子彈A沿水平方向射入木塊并停在木塊內(nèi)，然后將彈簧C壓縮到最短。則下列說法中正確的有（）A、子彈射入木塊過程中，A、B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B、子彈射入木塊過程中，A、B系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒C、木塊壓縮彈簧的過程中，B、C系統(tǒng)的機(jī)械能守恒D、木塊壓縮彈簧的過程中，A、B、C組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。BD例題4：如圖所示，小球自a點(diǎn)由靜止自由下落，到b點(diǎn)時(shí)與彈簧接觸，到c點(diǎn)時(shí)彈簧被壓縮到最短，若不計(jì)彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由a→b→c的運(yùn)動(dòng)過程中：（）A、小球和彈簧總機(jī)械能守恒。B、小球的重力勢能隨時(shí)間均勻減少C、小球在b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大。D、到c點(diǎn)時(shí)小球重力勢能的減少量等于彈等于簧彈性勢能的增加量。AD三、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用：1、用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟：第一步：明確研究系統(tǒng)及組成，明確所研究的物理過程。確定過程的初、末位置。第二步：對研究對象進(jìn)行受力分析，確定各力在過程中的做功情況，判斷系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒。第三步：選取零勢面，確定初、末狀態(tài)狀態(tài)系統(tǒng)的機(jī)械能?；蚍治鲞^程中機(jī)械能的轉(zhuǎn)化情況，確定動(dòng)能、勢能的增減情況，列出機(jī)械能守恒方程。

E1=E2或ΔEp增=ΔEk減。第四步：根據(jù)臨界條件或物體之間的連接情況，確定各物體之間的速度關(guān)系、高度關(guān)系，列出輔助方程。第五步：求解方程、分析結(jié)果。高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題5：一個(gè)人站在陽臺(tái)上，以相同的速率v0拋出四個(gè)相同的小球，A球豎直向上拋出、B球豎直向下拋出、C球水平拋出、D斜向上拋出，最終它們都落在水平地面上。若不計(jì)空氣阻力則下列說法中正確的有：()A．落地時(shí)四球的速度相同。B．落地時(shí)四球重力做功的瞬時(shí)功率相同。C．運(yùn)動(dòng)過程中A球重力做的功最大。D、運(yùn)動(dòng)過程中重力做的功平均功率B球最大。D高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題6：將一物體以速度v0從地面豎直上拋，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到某高度時(shí)，物體的動(dòng)能恰為重力勢能的一半，不計(jì)空氣阻力，則這個(gè)高度為：（）

A、v2/g B、v2/2gC、v2/3g D、v2/4gC高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題7：如圖所示，均勻鐵鏈長為L，平放在距離地面高為2L的光滑水平面上，其長度1/5的懸垂于桌面下，從靜止開始釋放鐵鏈，求鐵鏈下端剛要著地時(shí)的速度？高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題8：半徑為R的圓桶固定在小車上，一小球在圓桶的最低點(diǎn)隨小車以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，在小車的前面有一固定的障礙物，如圖所示。當(dāng)小車碰到障礙物后立即停止運(yùn)動(dòng)，小球在圓桶內(nèi)上升的最大高度可能是：()ABC高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題9：長為L的輕繩一端系在0點(diǎn)上，另一端系一質(zhì)量為m的小球。在0點(diǎn)的正下方有固定的釘子P。將輕繩拉直且水平，從靜止釋放小球，如圖所示。已知輕繩承受的最大拉力為小球重力9倍。要使輕繩碰到釘子后繞P做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，求0P之間的距離取值范圍0.4L≤d≤0.75L高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題10：如圖所示，游樂列車由許多節(jié)車廂組成。列車全長為L，圓形軌道半徑為R，（R遠(yuǎn)大于一節(jié)車廂的高度h和長度l，但L>2πR）.已知列車的車輪是卡在導(dǎo)軌上的光滑槽中只能使列車沿著圓周運(yùn)動(dòng)，在軌道的任何地方都不能脫軌。試問：在沒有任何動(dòng)力的情況下，列車在水平軌道上應(yīng)具有多大初速度v0，才能使列車通過圓形軌道而運(yùn)動(dòng)到右邊的水平軌道上？高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題11：如圖所示，粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有總長為4L的水。開始時(shí)閥門K閉合，左右支管內(nèi)水面高度差為L。打開閥門K后，左右水面剛好相平時(shí)左管液面的速度是多大？（摩擦阻力忽略不計(jì)）高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)⑴VA=0.8√10m/s；VB=0.4√10m/s⑵W=－3.2J例題12：如圖所示，一根長為1.2m，可繞Ｏ軸在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)的細(xì)桿AB，已知OA=0.8m；OB=0.4m，質(zhì)量均為1kg的兩個(gè)球分別固定在桿的A、B端，由水平位置自由釋放，求：⑴輕桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)兩球的速度。⑵此過程中輕桿對A端小球做的功。高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題13：在一個(gè)半徑為R的半圓形軌道上端固定一個(gè)小定滑輪，一根輕繩跨過定滑輪兩端分別系著質(zhì)量分別為m1、m2可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊，如圖所示。釋放輕繩，m1將從半圓形光滑軌道的頂端沿軌道由靜止下滑。求m1經(jīng)過軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度。高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題14：質(zhì)量為m的小球固定在光滑輕細(xì)桿的上端，細(xì)桿通過光滑限位孔保持豎直．在光滑水平面上放置一質(zhì)量為M＝2m的凹形槽，凹形槽的光滑內(nèi)表面如圖所示，AB部分是斜面，與水平面成θ＝530，BCD部分是半徑為R的圓弧面，AB與BCD兩面在B處相切．讓細(xì)桿的下端與凹形槽口的左邊緣A點(diǎn)接觸．現(xiàn)將小球釋放，求：(1)當(dāng)輕細(xì)桿的下端滑到凹形槽的最低點(diǎn)C時(shí)，凹形槽的速度v是多大；(2)輕細(xì)桿的下端能否運(yùn)動(dòng)到凹形槽口的右邊緣D點(diǎn)；(只要回答“能”或“不能”，不需說明原因)(3)當(dāng)輕細(xì)桿的下端滑到B點(diǎn)的瞬間，小球和凹形槽的v1、v2速度各是多大．高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題15：質(zhì)量為m1的物體A經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量為m2的物體B相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤。開始時(shí)各段繩都處于伸直狀態(tài)，A上方的一段繩沿豎直方向?，F(xiàn)在掛鉤上掛一質(zhì)量為m3的物體C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，已知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升。若將C換成另一個(gè)質(zhì)量為(m1+m3)的物體D，仍從上述初始位置由靜止?fàn)顟B(tài)釋放，求這次B剛離地面時(shí)D的速度的大小。已知重力加速度為g。高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)高中物理必修二第七章—7.8機(jī)械能守恒定律(共32張PPT)例題16：如圖所示，質(zhì)量均為m的兩個(gè)小球固定在一直角尺的A、B兩端，直角尺的頂點(diǎn)O處有光滑的固定的水平軸。OB、AB的長分別為L和2L。開始時(shí)直角尺的