《物理人教一轮课件53机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理人教一轮课件53机械能守恒定律（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节机械能守恒定律,-2-,-3-,知识梳理,双击自测,一、重力做功与重力势能 1.重力势能 (1)定义:物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。 (2)表达式:。 (3)矢标性:重力势能是标量,但有正负,其意义表示物体的重力势能比它在参考平面处大还是小。 (4)重力势能的特点: 系统性:重力势能是所共有的。 相对性:重力势能的大小与参考平面的选取有关,但重力势能的变化与参考平面的选取无关。,Ep=mgh,物体和地球,-4-,知识梳理,双击自测,2.重力做功的特点 (1)重力做功与无关,只与始末位置的有关。 (2)重力做功不引起物体的变化。 3.重力做功与重力势能变化的关系 (1)定性
2、关系:重力对物体做正功,重力势能就;重力对物体做负功,重力势能就。 (2)定量关系:重力对物体做的功等于物体重力势能的,即WG=。 (3)重力势能的变化量是绝对的,与参考面的选取。,路径,高度差,机械能,减小,增大,减少量,-(Ep2-Ep1),Ep1-Ep2,无关,-5-,知识梳理,双击自测,二、弹性势能 1.弹性势能 (1)定义:发生弹性形变的物体之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能,叫作弹性势能。 (2)弹性势能的大小与形变量及有关。 (3)矢标性:。 (4)一般选弹簧形变为零的状态为弹性势能零点。 2.弹力做功与弹性势能变化的关系 (1)弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重
3、力势能变化的关系,用公式表示:W=。 (2)对于弹性势能,一般物体的弹性形变量越大,弹性势能。,弹簧的劲度系数,标量,-ep,越大,-6-,知识梳理,双击自测,三、机械能守恒定律 1.内容 在只有做功的物体系统内,动能和势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。 2.机械能守恒的条件 只有重力或弹力做功。 3.对守恒条件的理解 (1)只受重力作用,例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动,物体的机械能守恒。 (2)受其他力,但其他力不做功,只有重力或弹力做功。例如物体沿光滑的曲面下滑,受重力、曲面的支持力的作用,但曲面的支持力不做功,物体的机械能守恒。,重力或弹力,-7-,知识梳理,双击自测,
4、4.机械能守恒的三种表达式,Ek+Ep=Ek+Ep,Ek=-ep,E增=E减,-8-,知识梳理,双击自测,1.请判断下列表述是否正确,对不正确的表述,请说明原因。 (1)被举到高处的物体重力势能可以为零。() (2)克服重力做功,物体的重力势能一定增加。() (3)发生弹性形变的物体都具有弹性势能。() (4)弹簧弹力做正功时,弹性势能增加。() (5)物体在速度增大时,其机械能可能在减小。(),弹簧弹力做正功时,弹性势能减少。,-9-,知识梳理,双击自测,(6)物体所受合外力为零时,机械能一定守恒。() (7)物体受到摩擦力作用时,机械能一定要变化。() (8)在只有重力、弹力做功的物体系统
5、内,只发生动能和势能的相互转化,物体的机械能一定守恒。(),物体所受合外力为零时,运动状态不会发生变化,故动能一定不变,但机械能不一定守恒。,物体受摩擦力的作用时,机械能可能不变。例如物体在水平拉力的作用下沿水平粗糙地面匀速运动时,其机械能不变。,-10-,知识梳理,双击自测,2.(重力做功与重力势能的关系)将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处,在这个过程中,下列说法正确的是(g取10 m/s2)() A.重力做正功,重力势能增加1.0104 J B.重力做正功,重力势能减少1.0104 J C.重力做负功,重力势能增加1.0104 J D.重力做负功,重力势能减少1.0104
6、J,答案,解析,-11-,知识梳理,双击自测,3.(机械能守恒定律)物体做自由落体运动,Ek代表动能,Ep代表势能,h代表下落的高度,以水平地面为零势能面(不计一切阻力),下列图象能正确反映各物理量之间关系的是(),答案,解析,-12-,知识梳理,双击自测,4.(多选)(机械能守恒定律)如图所示,两个质量相同的小球A和B,分别用线悬在等高的O1、O2两点,A球的悬线比B球的悬线长,把两球的悬线拉到水平后将小球无初速度地释放,不计空气阻力,则经过最低点时(以悬点为零势能点),下列说法正确的是 () A.A球的速度等于B球的速度 B.A球的动能大于B球的动能 C.A球的机械能大于B球的机械能 D.
7、A球的机械能等于B球的机械能,答案,解析,-13-,知识梳理,双击自测,5.(机械能守恒定律的综合应用)如图所示,小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后,恰能通过最高点P,然后落回水平面。不计一切阻力,下列说法不正确的是() A.小球落地点离O点的水平距离为2R B.小球落地时的动能为 C.小球运动到半圆弧最高点P时向心力为零 D.若将半圆弧轨道上部的 圆弧截去,其他条件不变,则小球能达到的最大高度比P点高0.5R,答案,解析,-14-,考点一,考点二,考点三,考点一机械能守恒的判断方法 1.机械能守恒的条件:只有重力或系统内的弹力做功。 2.机械能守恒的判断方法: (1)从机械能的定
8、义直接判断:若物体动能、势能均不变,机械能不变。若一个物体动能不变,重力势能变化,或重力势能不变,动能变化或动能和重力势能同时增加(或减小),其机械能一定变化。 (2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,虽受其他外力,但其他外力不做功,则机械能守恒。 (3)用能量转化来判断:若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统的机械能守恒。,-15-,考点一,考点二,考点三,例1(多选)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点。下列说法正确的是() A.运动员到达最低点前重力势
9、能始终减小 B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加 C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关,答案,解析,-16-,考点一,考点二,考点三,思路引导 运动员下落过程中,重力做什么功?重力势能如何变化? 弹力做功与弹性势能有什么关系?,提示:正功;减小。,提示:弹力做正功,弹性势能减小;弹力做负功,弹性势能增大。,-17-,考点一,考点二,考点三,规律总结机械能是否守恒的判断方法 机械能守恒的判断一般采用以下三种方法: (1)利用机械能守恒的定义判断; (2)用其他力是否做功的方法判断; (3)用能量的转化
10、来判断。,-18-,考点一,考点二,考点三,拓展训练1 (多选)如图所示,重力为10 N的滑块(可视为质点)在倾角为30的光滑斜面上,从a点由静止下滑,到b点接触到一个轻弹簧,滑块压缩弹簧到c点开始弹回,返回b点离开弹簧,最后又回到a点,已知ab=1 m,bc=0.2 m,那么在整个过程中() A.滑块动能的最大值是6 J B.弹簧弹性势能的最大值是6 J C.从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6 J D.整个过程系统机械能守恒,答案,解析,-19-,考点一,考点二,考点三,考点二单个物体机械能守恒定律的应用 1.用守恒的观点表示,即物体在初状态的机械能等于末状态的机械能,表达式为Ek1+Ep1
11、=Ek2+Ep2或E1=E2。 2.用转化的观点表示,即物体减少(增加)的势能等于增加(减少)的动能,表达式为Ep=-Ek。,-20-,考点一,考点二,考点三,例2如图甲所示,竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成,AB和BCD相切于B点,CD连线是圆轨道竖直方向的直径(C、D为圆轨道的最低点和最高点),已知BOC=30。可视为质点的小滑块从轨道AB上高h处的某点由静止滑下,用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F,并得到图乙所示的压力F与高度h的关系图象,g取10 m/s2。求: (1)滑块的质量和圆轨道的半径; (2)是否存在某个h值,使得滑块经过最高点D后能
12、直接落到直轨道AB上与圆心等高的点。若存在,请求出h值;若不存在,请说明理由。,-21-,考点一,考点二,考点三,-22-,考点一,考点二,考点三,-23-,考点一,考点二,考点三,思路引导 审题的关键语句有哪些?可获取哪些信息? 求解本题的突破口是什么?,-24-,考点一,考点二,考点三,规律总结机械能守恒定律的应用技巧 机械能守恒定律是一种“能能转化”关系,其守恒是有条件的,因此,应用时首先要对研究对象在所研究的过程中机械能是否守恒做出判断。 如果系统(除地球外)只有一个物体,用守恒观点列方程较方便;对于由两个或两个以上物体组成的系统,用转化或转移的观点列方程较简便。,-25-,考点一,考
13、点二,考点三,拓展训练2 素有“陆地冲浪”之称的滑板运动已深受广大青少年喜爱。如图是由足够长的斜直轨道,半径R1=2 m 的凹形圆弧轨道和半径R2=3.6 m的凸形圆弧轨道三部分组成的模拟滑板组合轨道。这三部分轨道依次平滑连接,且处于同一竖直平面内。其中M点为凹形圆弧轨道的最低点,N点为凸形圆弧轨道的最高点,凸形圆弧轨道的圆心O与M点在同一水平面上。一可视为质点、质量为m=1 kg 的滑板从斜直轨道上的P点无初速度滑下,经M点滑向N点,P点距水平面的高度h=3.2 m,不计一切阻力,g取10 m/s2。求:,-26-,考点一,考点二,考点三,(1)滑板滑至M点时的速度; (2)滑板滑至M点时,
14、轨道对滑板的支持力; (3)若滑板滑至N点时对轨道恰好无压力,则滑板的下滑点P距水平面的高度。,答案,解析,-27-,考点一,考点二,考点三,考点三多物体组成的系统机械能守恒定律的应用 多物体机械能守恒问题的分析方法 1.对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中,系统的机械能是否守恒。 2.注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系。 3.列机械能守恒方程时,一般选用Ek=-Ep的形式。,-28-,考点一,考点二,考点三,例3 如图所示,物体A的质量为m,圆环B的质量为m,通过绳子连接在一起,圆环套在光滑的竖直杆上,开始时连接圆环的绳子处于水平,长度l=4 m,现从静止释放圆环。不
15、计定滑轮和空气的阻力,g取10 m/s2,求: (1)若圆环恰能下降h=3 m,A和B的质量应满足什么关系? (2)若圆环下降h=3 m时的速度v=5 m/s,则A和B的质量有何关系? (3)不管A和B的质量为多大,圆环下降h=3 m时的速度不可能超过多大?,-29-,考点一,考点二,考点三,解析:(1)若圆环恰好能下降h=3 m,由机械能守恒定律得mgh=mghA h2+l2=(l+hA)2 解得A和B的质量应满足关系m=3m。 (2)若圆环下降h=3 m时的速度v=5 m/s,由机械能守恒定律得,-30-,考点一,考点二,考点三,-31-,考点一,考点二,考点三,思路引导 圆环B与物体A在
16、运动过程中速度大小相同吗?存在怎样的关系?,-32-,考点一,考点二,考点三,圆环下降的高度与物体上升的位移大小间有什么关系? 圆环的质量越大,圆环下降h时其速度越大,那么圆环下降h时速度的最大值对应什么情况?,提示:h2+l2=(l+hA)2。,提示:mm。,规律总结多物体机械能守恒问题的分析方法 (1)判断系统机械能是否守恒。 (2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系。 (3)列机械能守恒方程时,一般用能的转化与守恒的形式。,-33-,考点一,考点二,考点三,拓展训练3 (多选)(2015全国理综,21)如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动。不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g。则() A.a落地前,轻杆对b一直做正功 B.a落地时速度大小为 C.a下落过程中,其加速度大小始终不大于g D.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg,答案,解析,-34-,1,2,3,4,5,1. 如图所示,一长l的均匀铁链对称挂在一轻
