機(jī)械能守恒定律市賽

機(jī)械能守恒定律翻滾過山車

如圖是迪斯尼樂園的過山車情景，請(qǐng)問：“一輛滑車在下滑過程中，既然沒有什么動(dòng)力，為什么每次總能如此準(zhǔn)確的完成一連串有驚無險(xiǎn)的動(dòng)作呢？”觀察與思考1、動(dòng)能是，勢(shì)能是。2、重力做功與重力勢(shì)能的改變的關(guān)系？3、彈力做功與彈性勢(shì)能的改變的關(guān)系？4、動(dòng)能定理的內(nèi)容是什么？Vh一、機(jī)械能：物體所具有的動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。E=EEP=mv2+mgh

12小球在斜坡上滾下的過程中，動(dòng)能與勢(shì)能各發(fā)生怎樣的變化？問題：1、你還能舉出生活中動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化的例子嗎？2、動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化是通過什么來實(shí)現(xiàn)的呢？動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化（一）動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化（二）動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化（三）動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化（四）自由落下的小球VV=0h動(dòng)能最大勢(shì)能最小動(dòng)能最小勢(shì)能最大重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能問題：動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化遵循什么規(guī)律呢？二、機(jī)械能守恒的理論推導(dǎo)（以自由落體為例）設(shè)小球下落時(shí)先后經(jīng)歷了A、B兩點(diǎn)。因?yàn)橹挥兄亓ψ龉Γ鶕?jù)動(dòng)能定理有:V0=0h1h2V1V2AB又根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系有：（選地面為參考面）由（1）、（2）兩式得：注意：發(fā)生了哪些能之間的轉(zhuǎn)化判斷下列各運(yùn)動(dòng)機(jī)械能是否守恒，并簡(jiǎn)說各情景中的力做功與能的轉(zhuǎn)化VAV1不計(jì)空氣阻力和摩擦阻力V在粗糙的水平路面勻速行駛根據(jù)以上事實(shí)，如何描述機(jī)械能守恒？若光滑若不光滑木塊的機(jī)械能木塊與彈簧的機(jī)械能機(jī)械能守恒定律：在只有重力（或彈力）做功的情形下，物體的動(dòng)能和重力（彈性）勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。條件：只有重力和彈力做功。能的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象：只有動(dòng)能與勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化，沒有機(jī)械能與其他能之間的轉(zhuǎn)化能量的值：機(jī)械能的總量保持不變，即動(dòng)能與勢(shì)能之和等于一個(gè)常量※表達(dá)式：任意狀態(tài)下，動(dòng)能和勢(shì)能總和相等勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量討論交流：1、“只有重力做功”與“只受重力作用”有區(qū)別嗎？2、“機(jī)械能守恒”與“機(jī)械能總量不變”有區(qū)別嗎？說一說下列實(shí)例中哪些情況機(jī)械能是守恒的用繩拉著一個(gè)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拋出的籃球在空中運(yùn)動(dòng)（不計(jì)阻力）光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的小球，把彈簧壓縮后又被彈回來。v下列幾種情況中，機(jī)械能一定守恒的是：A做勻速直線（F合=0）運(yùn)動(dòng)的物體B水平拋出的物體（不計(jì)空氣阻力）C固定光滑曲面上運(yùn)動(dòng)的物體，如圖所示的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)隨堂練習(xí)多項(xiàng)點(diǎn)評(píng)：機(jī)械能是否守恒與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)BC下列關(guān)于物體機(jī)械能守恒的說法中，正確的是：A做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒B合外力對(duì)物體不做功，物體的機(jī)械能一定守恒C物體只發(fā)生動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，物體的機(jī)械能守恒D運(yùn)動(dòng)的物體，若受合外力為零，則其機(jī)械能一定守恒E做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能不可能守恒1考查守恒條件理解單項(xiàng)點(diǎn)評(píng)：機(jī)械能是否守恒與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)C3如圖，一子彈以水平速度射入木塊并留在其中，再與木塊一起共同擺到最大高度的過程中，下列說法正確的是A、子彈的機(jī)械能守恒。B、木塊的機(jī)械能守恒。C、子彈和木塊的總機(jī)械能守恒。D、以上說法都不對(duì)D1、子彈射中木塊的過程機(jī)械能不守恒2、整體從最低位置擺到最高位置的過程機(jī)械能守恒［例4］如圖所示，下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng)，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動(dòng)，圖C中的木塊向上運(yùn)動(dòng)。在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒的是解析：機(jī)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(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過程中，物體的機(jī)械能守恒。依照此條件分析，ABD三項(xiàng)均錯(cuò)。答案：C應(yīng)用：課本例題小結(jié)：應(yīng)用機(jī)械能守恒定律的解題步驟1確定研究對(duì)象2對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析3判定各個(gè)力是否做功，并分析是否符合機(jī)械能守恒的條件4視解題方便選取零勢(shì)能參考平面，并確定研究對(duì)象在始、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能。5根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出方程，或再輔之以其他方程，進(jìn)行求解。如圖所示，質(zhì)量為m的物體以某一初速v0從A點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，若物體通過最低點(diǎn)B的速度為3，求：1物體在A點(diǎn)時(shí)的速度；2物體離開C點(diǎn)后還能上升多高．如圖5．8—3所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高為H處自由落下，不計(jì)空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢(shì)能為零，則小球落到地面前瞬間的機(jī)械能為………

HhH—h課本例題把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來，就成為一個(gè)擺，擺長(zhǎng)為l，最大偏角為θ。小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？OBAθlGFT小結(jié)

應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題，只需考慮過程的初、末狀態(tài)，不必考慮兩個(gè)狀態(tài)間過程的細(xì)節(jié)，這是它的優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長(zhǎng)度的1/4垂在桌邊，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(shí)的速度大小為多大？解析：鏈條下滑時(shí)，因桌面光滑，沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機(jī)械能守恒，可用機(jī)械能守恒定律求解。設(shè)整根鏈條質(zhì)量為m，則單位長(zhǎng)度質(zhì)量（質(zhì)量線密度）為m／L設(shè)桌面重力勢(shì)能為零，由機(jī)械能守恒定律得

如圖兩物體質(zhì)量分別為m和2m，滑輪的質(zhì)量和摩擦都不計(jì)，開始時(shí)用手托住2m的物體，釋放后，當(dāng)2m的物體從靜止開始下降h后的速度是多少如圖所示，以速度v0＝12m/s沿光滑地面滑行的光滑小球，上升到頂部水平的跳板上后由跳板飛出，當(dāng)跳板高度h多大時(shí)，小球飛行的水平距離ｓ最大這個(gè)距離是多少g=10m/s2h=S=課堂練習(xí)一個(gè)輕彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面（此時(shí)彈簧保持原長(zhǎng)）的A點(diǎn)無初速度釋放，讓它自由下擺，不計(jì)空氣阻力，在重物由A擺到最低點(diǎn)的過程中，A、重物的重力勢(shì)能減少。B、重物的重力勢(shì)能增加。C、重物的機(jī)械能不變。D、重物的機(jī)械能減少。oAAD球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒如圖所示，光滑半圓（半徑為R上有兩個(gè)小球，質(zhì)量分別為m和M，（M﹥m）由細(xì)線掛著，今由靜止開始釋放，求（1）小球m至最高C點(diǎn)時(shí)的速度。（2）該過程中繩的張力對(duì)m物體做的功。（1）從開始→最高點(diǎn)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒（2）從開始→最高點(diǎn)，對(duì)m應(yīng)用動(dòng)能定理一個(gè)小滑塊從光滑半圓形軌道上端由靜止開始下滑，當(dāng)滑到軌道最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)于滑塊動(dòng)能的大小和對(duì)軌道的壓力，下列說法正確的是

A、軌道半徑越大，滑塊動(dòng)能越大，對(duì)軌道壓力越大。B、軌道半徑越大，滑塊動(dòng)能越大，對(duì)軌道壓力越小。C、軌道半徑越大，滑塊動(dòng)能越大，對(duì)軌道壓力與半徑無

關(guān)。D、軌道半徑變化時(shí)，滑塊的動(dòng)能與對(duì)軌道的壓力都不

變。A→B，機(jī)械能守恒在B點(diǎn)：C如果在表演“水流星”節(jié)目時(shí),拴杯子的繩子長(zhǎng)為l，其最大承受力是杯子和杯內(nèi)水的重量的8倍,要使繩子不斷裂,節(jié)目表演成功,杯子通過最高點(diǎn)時(shí)速度的取值范圍為多少如圖所示,光滑圓管軌道ABC