機(jī)械能及其守恒定律復(fù)習(xí)通用課件

機(jī)械能及其守恒定律復(fù)習(xí)通用課件目錄機(jī)械能基本概念機(jī)械能守恒定律原理彈性碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失分析摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)影響及在機(jī)械能守恒中應(yīng)用目錄重力場(chǎng)中物體運(yùn)動(dòng)及在機(jī)械能守恒中應(yīng)用彈簧振子模型及在機(jī)械能守恒中應(yīng)用01機(jī)械能基本概念物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，用符號(hào)K表示，單位為焦耳（J）。動(dòng)能勢(shì)能機(jī)械能物體由于位置或狀態(tài)而具有的能量，分為重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，用符號(hào)P表示，單位為焦耳（J）。物體動(dòng)能和勢(shì)能的總和，用符號(hào)E表示，單位為焦耳（J）。030201動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能定義單位焦耳（J），1J=1N·m。換算1kJ=1000J,1cal=4.18J。動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能單位及換算擺球在最高點(diǎn)具有重力勢(shì)能，在最低點(diǎn)具有動(dòng)能，擺動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。擺球擺動(dòng)彈簧振子在平衡位置附近振動(dòng)時(shí)，彈性勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。彈簧振子跳水運(yùn)動(dòng)員在跳板上起跳時(shí)，跳板的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能；運(yùn)動(dòng)員在空中下落過(guò)程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。跳水運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能與勢(shì)能之間轉(zhuǎn)化實(shí)例02機(jī)械能守恒定律原理做功只與初末位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)的力，如重力、彈力等。保守力做功與路徑有關(guān)的力，如摩擦力、空氣阻力等。非保守力保守力與非保守力區(qū)分只有重力或彈力做功，或除重力、彈力外其他力做功為零。分析受力情況，判斷各力做功情況，看是否滿足機(jī)械能守恒條件。機(jī)械能守恒條件及判斷方法判斷方法機(jī)械能守恒條件圓周運(yùn)動(dòng)物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，可求得物體在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度及向心加速度。拋體運(yùn)動(dòng)物體只受重力作用，機(jī)械能守恒，可求得物體在任意位置的速度和位移。碰撞問(wèn)題兩物體發(fā)生彈性碰撞，機(jī)械能守恒，可求得碰撞后兩物體的速度。典型問(wèn)題中機(jī)械能守恒應(yīng)用03彈性碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失分析碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失，即系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變。特點(diǎn)碰撞物體為完全彈性體，碰撞過(guò)程中無(wú)熱能、聲能等其他形式能量損失。條件完全彈性碰撞特點(diǎn)與條件能量損失計(jì)算根據(jù)碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能的變化，計(jì)算碰撞過(guò)程中機(jī)械能的損失量。影響因素碰撞物體的材料、形狀、質(zhì)量、速度等因素均會(huì)影響能量損失的大小。部分彈性碰撞中能量損失計(jì)算粘性碰撞。當(dāng)兩個(gè)物體碰撞后粘在一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致機(jī)械能損失。實(shí)例一塑性碰撞。當(dāng)碰撞物體發(fā)生塑性變形時(shí)，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致機(jī)械能損失。例如，汽車碰撞事故中，車身變形吸收部分碰撞能量。實(shí)例二非彈性碰撞中能量損失實(shí)例04摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)影響及在機(jī)械能守恒中應(yīng)用靜摩擦力當(dāng)物體間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。大小與外力平衡，方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。滑動(dòng)摩擦力當(dāng)物體間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力。大小與正壓力成正比，方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。摩擦力類型和性質(zhì)介紹摩擦力做功只與初末位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)。證明：假設(shè)物體從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，路徑1和路徑2的摩擦力做功相等，因?yàn)槟Σ亮κ冀K與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，路徑的改變不會(huì)影響摩擦力做功的大小。摩擦力做功與路徑無(wú)關(guān)性證明VS當(dāng)物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力對(duì)物體做功并改變物體的機(jī)械能。通過(guò)計(jì)算摩擦力做功，可以求解物體在傳送帶上的速度、位移等參數(shù)。斜面問(wèn)題當(dāng)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力會(huì)阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)計(jì)算摩擦力做功，可以求解物體在斜面上的加速度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等參數(shù)。同時(shí)，可以利用機(jī)械能守恒定律求解物體在斜面上的最大高度等問(wèn)題。傳送帶問(wèn)題摩擦力在機(jī)械能守恒中應(yīng)用舉例05重力場(chǎng)中物體運(yùn)動(dòng)及在機(jī)械能守恒中應(yīng)用在重力場(chǎng)中，物體受到重力作用，其大小與物體質(zhì)量成正比，方向豎直向下。若存在其他力，如支持力、摩擦力等，需一并進(jìn)行受力分析。根據(jù)牛頓第二定律，物體在重力場(chǎng)中的加速度為重力加速度。若初速度為零，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)；若初速度不為零，則做拋體運(yùn)動(dòng)。拋體運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。受力分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律重力場(chǎng)中物體受力分析和運(yùn)動(dòng)規(guī)律總結(jié)重力做功特點(diǎn)重力做功只與物體的初末位置有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)。這是因?yàn)橹亓κ潜Ｊ亓Γ渥龉χ慌c勢(shì)能差有關(guān)。證明方法選取任意兩條路徑，分別計(jì)算重力在這兩條路徑上所做的功。由于重力做功與路徑無(wú)關(guān)，因此這兩條路徑上的功相等。這可以通過(guò)微積分或矢量運(yùn)算等方法進(jìn)行嚴(yán)格證明。重力做功與路徑無(wú)關(guān)性證明豎直上拋運(yùn)動(dòng)在豎直上拋運(yùn)動(dòng)中，物體受到的重力做功與路徑無(wú)關(guān)。因此，物體的機(jī)械能守恒。通過(guò)計(jì)算可知，物體在上升和下落過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能保持不變。斜拋運(yùn)動(dòng)斜拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)。由于重力做功與路徑無(wú)關(guān)，因此斜拋運(yùn)動(dòng)中物體的機(jī)械能也守恒。通過(guò)計(jì)算可知，物體在斜拋過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能保持不變。圓周運(yùn)動(dòng)在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)中，物體受到的重力做功與路徑有關(guān)。但是，如果在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)速度大小相等，則重力做功為零，機(jī)械能守恒。這是因?yàn)樵谶@兩個(gè)位置上，物體的動(dòng)能和勢(shì)能相等，且方向相反。重力在機(jī)械能守恒中應(yīng)用舉例06彈簧振子模型及在機(jī)械能守恒中應(yīng)用彈簧振子模型由彈簧和質(zhì)量塊組成的系統(tǒng)，在受到外力作用時(shí)發(fā)生振動(dòng)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二振動(dòng)特點(diǎn)具有周期性、簡(jiǎn)諧性，振動(dòng)頻率與彈簧剛度、質(zhì)量有關(guān)。彈簧振子模型簡(jiǎn)介和振動(dòng)特點(diǎn)總結(jié)在平衡位置附近，彈簧的形變導(dǎo)致彈性勢(shì)能的儲(chǔ)存和釋放。彈性勢(shì)能隨著彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量塊的動(dòng)能發(fā)生變化。動(dòng)能在振動(dòng)過(guò)程中，彈性勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能保持