高一物理机械能守恒及功能关系课件ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械能守恒,及功能关系,机械能,势能,动能,重力势能,弹性势能,功能关系,功是能量转,化的量度。,动能定理反应了功能关系。,一、重力势能：,物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能,E,P,=,mgh,重力势能的变化与重力做功的关系,a.,重力所做的功只跟物体的重力及始末位置的高度 差有关，与物体移动的路径无关,.,b.,重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能,等于重力所做的功,-E,P,=W,G,c.,克服重力做功时，重力势能增加，增加的重力势能,等于克服重力所做的功,E,P,=-W,G,3.,重力势能的相对性和重力势能变化的绝对性,重力势能的大小取决于参考平面的选择，,重力势能的变化与参考平面的选择无关,.,二,.,弹性势能：,1.,发生弹性形变的物体具有的能叫做弹性势能,.,2.,弹性势能的大小跟物体形变的大小有关，,E,P,=1/2kx,2,3.,弹性势能的变化与弹力做功的关系,:,弹力所做的功，等于弹性势能减少,.,W,弹,=-E,P,三,.,机械能守恒定律,:,1.,在,只有,重力和弹簧的弹力做功,的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变,.,2.,对机械能守恒定律的理解：,（,1,）系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能,.,即,E,1,=E,2,或,1/2mv,1,2,+mgh,1,=1/2mv,2,2,+mgh,2,（,2,）物体（或系统）减少的势能等于物 体（或系统）,增加的动能，反之亦然。,即,-E,P,=E,K,（,3,）若系统内只有,A,、,B,两个物体，则,A,减少的机械能,E,A,等于,B,增加的机械能,E,B,即,-E,A,=E,B,3.,机械能守恒定律,适用于,只有重力和弹簧的弹力做功的情况，应用于光滑斜面、光滑曲面、自由落体运动、上抛、下抛、平抛运动、单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子等情况。,4.,机械能守恒定律,解题步骤,：,明确研究对象（系统）、,受力分析检验条件、,确定研究过程、,确定零势能面、,列出方程、,求解未知量。,例,1,.,一个物体在平衡力的作用下运动,则在该物体的运动过程中,物体的,(),A.,机械能一定保持不变,B.,动能一定保持不变,C.,动能保持不变,而重力势能可能变化,D.,若重力势能发生了变化,则机械能一定发生变化,B C D,练习,从同一高度以相同的初速率向不同方向抛出质量相同的几个物体，不计空气阻力，则,A,它们落地时的动能都相同,B,它们落地时重力的即时功率不一定相同,C,它们运动的过程中，重力的平均功率不一定相同,D,它们从抛出到落地的过程中，重力所做的功一定,相同,A B C D,例,2,.,下列几个物理过程中,机械能,一定,守恒的是,(,不计空气阻力,)(),A.,物体沿光滑曲面自由下滑的过程,B.,气球匀速上升的过程,C.,铁球在水中下下沉的过程,D.,在拉力作用下,物体沿斜面匀速上滑的过程,E.,物体沿斜面加速下滑的过程,F.,将物体竖直向上抛出,物体减速上升的过程,A F,例,3,、,以下说法正确的是（）,（,A,）,一个物体所受的合外力为零，它的机,械能一定守恒,（,B,）,一个物体做匀速运动，它的机械能一,定守恒,（,C,）,一个物体所受的合外力不为零，它的,机械能可能守恒,（,D,）,一个物体所受合外力的功为零，它一,定保持静止或匀速直线运动,C,例,4,、,如下图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧 上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量 的叙述中正确的是（）,（,A,）,重力势能和动能之和总保持不变,（,B,）,重力势能和弹性势能之和总保持不变,（,C,）,动能和弹性势能之和总保持不变,（,D,）,重力势能、弹性势能和动能,之和总保持不变,D,例,5,、两个物体在相互作用前后，下列说法中正确的是（,）,（,A,）,只要动量守恒，则动能必定守恒,（,B,）,只要机械能守恒，动量必定守恒,（,C,）,如果动量守恒，机械能必定守恒,（,D,）,动量守恒和机械能守恒没有必然联系,D,16,在光滑水平面上有两个相同的弹性小球,A,、,B,，,质量都为,m.,现,B,球静止，,A,球向,B,球运动，发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为,E,p,，,则碰前,A,球的速度等于 （,）,02,年全国,解：,设碰前,A,球的速度等于,v,0,，,两球压缩最紧时的速度为,v,1,，,由动量守恒定律,mv,0,=2mv,1,由机械能守恒定律,1/2 mv,0,2,=1/22mv,1,2,+E,P,C,例,7,.,长为,L,质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在轻小的定滑轮上，如图所示,.,轻轻地推动一下，让绳子滑下，那么当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为,.,解：,由,机械能守恒定律，取小滑轮处为零势能面,.,例,8.,小球,A,用不可伸长的轻绳悬于,O,点，在,O,点的正下方有一固定的钉子,B,，,OB=d,，,初始时小球,A,与,O,同水平面无初速释放，绳长为,L,，,为使球能绕,B,点做圆周运动，试求,d,的取值范围？,d,O,B,A,L,D,C,解,：设,BC=r,，,若刚能绕,B,点通过最高点,D,，,必须有,mg=,mv,D,2,/r,（,1,）,由机械能守恒定律,mg(L-2r)=1/2m,v,D,2,（,2,）,r=2L/5,d=L-r=3L/5,d,的取值范围,3/5 L,d L,例,9,、如图示，长为,l,的轻质硬棒的底端和中点各固定一个质量为,m,的小球，为使轻质硬棒能绕转轴,O,转到最高点，则底端小球在如图示位置应具有的最小速度,v=,。,v,O,解,：系统的机械能守恒，,E,P,+E,K,=0,因为小球转到最高点的最小速度可以为,0,，所以，,例,10,.,一根内壁光滑的细圆管，形状如下图所示，放在竖直平面内，一个小球自,A,口的正上方高,h,处自由落下，第一次小球恰能抵达,B,点；第二次落入,A,口后，自,B,口射出，恰能再进入,A,口，则两次小球下落的高度之比,h,1,：,h,2,=_,h,A,B,O,解,：第一次恰能抵达,B,点，不难看出,v,B1,=0,由机械能守恒定律,mg h,1,=mgR+1/2mv,B1,2,h,1,=R,第二次从,B,点平抛,R=v,B2,t R=1/2gt,2,mg h,2,=mgR+1/2mv,B2,2,h,2,=5R/4,h,1,：,h,2,=4,：,5,4,：,5,如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角,=30,，,另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块,A,和,B,连结，,A,的质量为,4,m,，,B,的质量为,m,，,开始时将,B,按在地面上不动，然后放开手，让,A,沿斜面下滑而,B,上升。物块,A,与斜面间无摩擦。设当,A,沿斜面下滑,S,距离后，细线突然断了。求物块,B,上升离地的最大高度,H.,=30,B,A,99,年广东,解,：对系统由机械能守恒定律,4mgSsin,mgS,=1/2 5 mv,2,v,2,=2gS/5,细线断后，,B,做竖直上抛运动，由机械能守恒定律,mgH,=mgS+1/2 mv,2,H=1.2 S,质量为,m,的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上。平衡时，弹簧的压缩量为,x,0,，,如图所示。一物块从钢板正上方距离为,3x,0,的,A,处自由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动，但不,3x,0,O,x,0,m,A,粘连。它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量也为,m,时，它们恰能回到,O,点。若物块质量为,2m,，,仍从,A,处自由落下，则物块与钢板回到,O,点时，还具有向上的速度。求物块向上运动到达的最高点与,O,点的距离。,97,年高考,.,下页,物块自由下落，与钢板碰撞，压缩弹簧后再反弹向上，运动到,O,点，弹簧恢复原长。碰撞过程满足动量守恒条件。压缩弹簧及反弹时机械能守恒。自由下落,3x,0,，,根据机械能守恒：,物块与钢板碰撞时，根据动量守恒：,mv,0,=(m+m)v,1,（,v,1,为碰后共同速度）,分析与解,：,3x,0,O,x,0,m,A,题目,下页,设回到,O,点时物块和钢板的速度为,V,，,则：,物块与钢板一起升到,O,点，根据机械能守恒：,1/22mV,1,2,+Ep=2mgx,0,1,如果物块质量为,2m,，,根据动量守恒,则：,2mVo=(2m+m)V,2,，,即,V,2,=2/3Vo,1/23mV,2,2,+Ep=3mgx,0,+1/23mV,2,2,从,O,点开始物块和钢板分离，由,1,式得：,Ep,=1/2mgx,0,代入,2,得：,1/23m(2/3Vo),2,+1/2mgx,0,=3mgx,0,+1/2 3mV,2,化简得，,V,2,=gx,0,h=V,2,/2g=gx,0,/2g=1/2x,0,V,0,2,=6gx,0,V,1,2,=3/2gx,0,3x,0,O,x,0,m,A,题目,上页,如图所示，劲度系数为,k,1,的轻弹簧两端分别与质量为,m,1,、,m,2,的物块,1,、,2,拴接，劲度系数为,k,2,的轻弹簧上端与物块,2,拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系,统处于平衡状态。现施力,将物块,1,缓缦地竖直上提，,直到下面那个弹簧的下端,刚脱离桌面，在此过程中，,物块,2,和物块,1,的重力势能,各增加了多少？,m,1,1,m,2,2,k,1,k,2,96,年高考,20,m,1,m,2,k,1,k,2,F,E,P2,=m,2,gx,2,=m,2,（,m,1,+m,2,）,g,2,/k,2,m,1,m,1,g,k,1,x,1,m,2,m,2,g,k,1,x,1,E,P1,=m,1,g x,1,=m,1,（,m,1,+m,2,）,g,2,(1/k,1,+1/k,2,),在,“,验证机械能守恒定律,”,的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为,50,赫,.,查得当地的重力加速度,g=9.80,米,/,秒,2.,测得所用的重物的质量为,1.00,千克,.,实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作,0,另选连续的,4,个点,A,、,B,、,C,、,D,作为测量的点,.,经测量知道,A,、,B,、,C,、,D,各点到,0,点的距离分别为,62.99,厘米、,70.18,厘米、,77.76,厘米、,85.73,厘米,.,根据以上数据,可知重物由,0,点运动到,C,点,重力势能的减少量等于,焦,动能的增加量等于,焦,(,取,3,位有效数字,).,96,年全国,15,01,A B C D,7.62,7.56,功和能,功,功：,W=,FScos,（,只适用恒力的功）,功率,:,能,动能：,势能：,E,p,=1/2kx,2,机械能：,E=E,P,+E,K,=mgh+1/2 mv,2,功能关系,功是能量转化的量度,W=E,动能定理,机械能守恒定律,二,.,功能关系,-,功是能量转化的量度,重力所做的功等于重力势能的减少,电场力所做的功等于电势能的减少,弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少,合外力所做的功等于动能的增加,只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒,重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于,机械能的增加,W,F,=,E,2,E,1,=,E,克服,一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少,E=,fS,（,S,为相对滑动的距离）,克服安培力所做的功等于感应电能的增加,例,1,、质量为,m,的物体，在距地面,h,高处以,g/3,的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是（,）,A.,物体的重力势能减少,1/3,mgh,B.,物体的机械能减少,2/3,mgh,C.,物体的动能增加,1/3,mgh,D.,重力做功,mgh,h,m,a,=g/3,点拨：,画出受力图如图示：,F,合,=m,a,f=2mg/3,mg,f,B C D,将物体以一定的初速度竖直上抛若不计空气阻力，从抛出到落回原地的整个过程中，下列四个图线