《人教版(2019)高一物理必修第二册%E3%80%80第八章 机械能守恒定律应用——单物体运动 圆周运动临界问题(共23张PPT)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《人教版(2019)高一物理必修第二册%E3%80%80第八章 机械能守恒定律应用——单物体运动 圆周运动临界问题(共23张PPT)(23页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、机械能守恒定律应用(一),单物体运动,单体机械能守恒定律表达式:,二、研究物体的能量转化过程:,复习:,1、机械能:定义、注意的问题,2、机械能守恒定律:,条件:,一:研究物体的初末状态:,注意零势面,(1)确定研究对象,画出过程示意图;,应用机械能守恒定律解题的一般步骤:,(2)受力分析,做功分析,检验守恒条件;,(3)选取参考平面,确定物体初、末状态的机械能(势能和动能);,(4)根据机械能守恒定律列方程求解。,例1、质量为4kg的均匀直杆,长为2m,放在 竖直面内的四分之一光滑圆弧上恰如图所示,水 平地面光滑。若由静止释放,求:杆最后在水平 面上运动的速度多大?g=10m/s2,例2:在
2、地面以8m/s的初速度抛出一个石块,若初速度与水平成60。取g=10m/s2 。 求:1)石块在最高点速度多大? 石块能达到的最大高度是多少? 2)怎样抛出,能达到的高度最大?,例题3:细绳和小球连在一起,悬挂在O点。已知: 绳长L=0.2m,球质量m=0.2kg,g=10m/s2. 将绳 拉直在水平位置给小球竖直向下的初速度v0=2m/s, 则小球在竖直面内摆动。 求:1)经过最低点时,小球的速度多大? 2)在最低点时,绳的拉力多大?,解:小球摆动的过程中,机械能守恒:,以最低点为参考平面,在最低点处:,例题4:将质量5kg的物体轻放在竖直的轻弹簧上, 物体向下运动到最低点时,下落0.2m的
3、距离。 求:此时的弹簧的弹性势能多大?g=10m/s2,小球和弹簧系统,机械能守恒:,小球的重力势能减少等于弹簧的弹性势能的增加,方法: 研究系统内能量之间的转化,若地面、小球均与弹簧相连,将弹簧拉长 10cm后由静止释放,当小球将弹簧压缩 10cm时,速度多大?,例题5:将质量2kg的物体连在轻弹簧上,弹簧 另一端固定在天花板上,将物体拉到水平位置, 使弹簧恰无伸长。现在释放物体,当向下运动到 最低点时,下落0.6m的距离,弹性势能为2J。 求:此时物体的速度多大?,方法: 研究系统内能量之间的转化,答:(1)3m/s (2)3.2N 方向向下,例6,例 7. 一根内壁光滑的细圆管,形状如下
4、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h1:h2= _,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 h1 =mgR+1/2mvB12,h1 =R,第二次从B点平抛 R=vB2t R=1/2gt 2,mg h2 =mgR+1/2mvB22,h2 =5R/4,h1 :h2 = 4:5,4:5,例题、小球沿光滑斜面由静止从A点开始下滑,A高为h1=6m,B高h2=1m, 求小球到达B点时的速率。,G,N,小球从A到B过程中机械能守恒。,以斜面底面为参考平面
5、。,A,B,机械能守恒求解:,G,G,N,A,B,机械能守恒定律:关注初末状态的机械能的关系 即 能与能的关系 ; 利用 时,会算能量变化。,例题、小球沿光滑斜面由静止开始下滑,A高为h1=6m,B高h2=1m, 求小球到达斜面底端时的速率。,小球从A到B过程,减少的重力势能等于增加的动能,机械能守恒定律应用(二),机械能守恒+圆周运动的临界问题,例题1:如图,竖直面内的光滑轨道,底部水平半圆 部分的半径为R=2m,球质量m=2kg,g=10m/s2. 求:给小球多大的初速度,小球可以恰好通过轨道 的最高点?,10m/s,在一过程中,使用机械能守恒定律, 建立两个位置间速度关系 ; 在一个位置
6、处,使用向心力公式, 建立力与速度的关系,例2、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= 。,解:系统的机械能守恒,,因为小球转到最高点的最小速度可以为0 ,所以,,例3:如甲图所示,小球以v0初速度沿光滑的斜面可 以上升到最大高度B处。则在a、b、c、d四个图中, 小球均以相等速度v0切入光滑的轨道,则四个图中, 小球能上升到与B等高处的是_图。,ACD,例4:如图:,例5. 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
7、,绳的最大承受能力为9mg。为使球能绕B点做完整的圆周运动,试求d的取值范围?,习题课,机械能守恒+极值讨论 机械能守恒+弹簧+恰要分离,例题1:如图所示,半径为r,质量不计的圆盘与地面垂直,圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O,在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A,在O点的正下方离O点r/2处固定一个质量也为m的小球B.放开盘让其自由转动,问: (1)A球转到最低点时的线速度是多少? (2)在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少?,例2;如图:两等长的杆固定连接,在O处穿过一光滑 水平固定转轴,杆两端AB物体质量为M、2M,从 图示位置由静止释放,求:转动中两球的最大速 度
8、.杆长为L。,例题3:质量均为m的A、B物块,用轻弹簧连接在一起, 竖直放置静止,如图所示。A物体连接一轻绳,绕过定 滑轮与一个不计质量的挂钩相连,绳恰拉直。现将一 个2m的物块C挂在挂钩上,由静止释放,若弹簧劲度系 数为k,则当物块B恰要离地时,物块c的速度多大?,例4、如所示,质量为m1的物体A,经一轻质弹簧与下 方地面上的质量为m2的物体B相连,弹簧的劲度系数为 k,物体A、B都处于静止状态.一不可伸长的轻绳一端绕 过轻滑轮连接物体,另一端连接一轻挂钩.开始时各段 绳都处于伸直状态,物体A上方的一段绳沿竖直方向.现 给挂钩挂一质量为m2的物体C并从静止释放,已知它恰 好能使物体B离开地面但不继续上升.若将物体C换成另 一质量为(m1+m2)的物体D,仍从上述初始位置由静止释 放,则这次物体B刚离地时物体D的速度大小是多少? 已知重力加速度为g.,图,