《2、研究机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2、研究机械能守恒定律（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 机械能守恒定律蹦极运动中发蹦极运动中发生了哪些能量生了哪些能量的转化呢？转的转化呢？转化过程中遵循化过程中遵循什么样的规律什么样的规律呢？呢？重力势能重力势能: :弹性势能弹性势能动能：动能：势能势能E Ep p机械能机械能E=EE=EK K+E+EP P一、知识回顾与复习一、知识回顾与复习物体物体由于运动由于运动而具有的能叫做动能而具有的能叫做动能 E Ek k=mv=mv2 2/2/2相互作用的物体凭借其相互作用的物体凭借其位置位置而具有的能叫做势能而具有的能叫做势能 E Ep p= =mghmgh机械能：我们把机械能：我们把重力势能重力势能、弹性势能弹性势能和和动能动能统称统称为机械能
2、。为机械能。上坡：上坡：重力做负功，重力势重力做负功，重力势能增加，动能减小，能增加，动能减小，动能动能转化为转化为重力势能重力势能下坡：下坡：重力做正功，重力势重力做正功，重力势能减少，动能增加，能减少，动能增加，重力势能重力势能转化为转化为动能动能问题问题1 1：动能与重力势能是怎样转化的？：动能与重力势能是怎样转化的？【探究一探究一】:动能与势能怎样相互转化？动能与势能怎样相互转化？问题问题2 2：动能和弹性势能是怎样互相转化的？：动能和弹性势能是怎样互相转化的？弹簧恢复形变过程中，弹力做弹簧恢复形变过程中，弹力做正功，弹性势能正功，弹性势能 ，动，动能能 ；被压缩过程中，弹力做负功，被
3、压缩过程中，弹力做负功，弹性势能弹性势能 ，动能，动能 ；增加增加 减小减小 增加增加 减小减小 探究结论：通过重力或弹力做功，机械能可以从一探究结论：通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。种形式转化成另一种形式。情景：情景：一个物体沿着一个物体沿着光滑光滑的曲面滑下，物体在的曲面滑下，物体在A A点的机械点的机械能能E E1 1和在和在B B点的机械能点的机械能E E2 2的定量关系相等吗？的定量关系相等吗？动能定理：动能定理：功能关系：功能关系：E Ek2k2+E+Ep2p2E Ek1k1+E+Ep1p1E2E1也就是也就是【探究归纳探究归纳】h h1 1h h2 2v
4、1v2【探究二：机械能守恒定律及其条件探究二：机械能守恒定律及其条件】【探【探究结论究结论】在在只有重力做功只有重力做功的系统内，动能与重力势能可的系统内，动能与重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。以相互转化，而总的机械能保持不变。动能和弹性势能间的转化动能和弹性势能间的转化 在在只有弹力做功只有弹力做功的的物体系统内物体系统内，动能和，动能和弹性势能弹性势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。可以相互转化，但机械能的总量保持不变。v弹簧的弹性势弹簧的弹性势能与小球的动能与小球的动能相互转化能相互转化1.1.内容：在内容：在只有重力做功或弹力做功只有重力做功或弹力做功的物体系统内，的
5、物体系统内，动能与势能可以互相转化动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。，而总的机械能保持不变。2.2.表达式：表达式：（1 1） 初状态机械能等于末状态机械能初状态机械能等于末状态机械能（2 2） 减少的势能等于增加的动能减少的势能等于增加的动能二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律（1 1）从做功角度看：）从做功角度看：只有重力做功或弹簧弹力做功。只有重力做功或弹簧弹力做功。3.3.机械能守恒条件：机械能守恒条件：（2 2）从能量转化角度看：）从能量转化角度看：只有系统内动能和势能的只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化。相互转化，无其他形式能量的转化。【拓展思考拓展思
6、考】如何判断一个运动过程中机械能是否守恒呢？如何判断一个运动过程中机械能是否守恒呢？【学以致用】【学以致用】下列实例中哪些情况机械能是守恒的下列实例中哪些情况机械能是守恒的? ?跳伞员利用降落伞跳伞员利用降落伞在空中匀速下落在空中匀速下落抛出的篮球在空抛出的篮球在空中运动（不计阻中运动（不计阻力）力）光滑水平面上光滑水平面上运动的小球，运动的小球，把弹簧压缩后把弹簧压缩后又被弹回来。又被弹回来。v v例题：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如例题：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图所示）。摆长为图所示）。摆长为l，最大偏角为，最大偏角为。如果阻力可以忽。如果阻力可以忽略，小球运
7、动到最低位置时的速度是多大？略，小球运动到最低位置时的速度是多大？解：解：拉力拉力F F不做功，只有重力不做功，只有重力G G做功，小球机械能守恒。做功，小球机械能守恒。以最低点为参考平面。以最低点为参考平面。OBAlGFT最低点最低点O O的机械能为的机械能为 由由解得解得 最高点最高点A A的机械能为的机械能为【互动探究】【互动探究】上述例题能否用机械能守恒的另一种表达方式计算，如上述例题能否用机械能守恒的另一种表达方式计算，如 。解：设小球达到的解：设小球达到的最低点为参考平面。最低点为参考平面。 则则 ， ， ， 由于该运动过程机械能守恒，则由于该运动过程机械能守恒，则 解得解得 【规
8、律总结】【规律总结】应用机械能守恒定律解题步骤：应用机械能守恒定律解题步骤：(1)(1)对研究对象进行对研究对象进行受力分析(2)(2)判定各个力是否做功，判断判定各个力是否做功，判断是否符合机械能守恒(3)(3) 选取参考平面，并确定研究对象在选取参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能。(4)(4) 列出方程，进行求解。，进行求解。归纳小结归纳小结一、机械能一、机械能（1）概念：（2）表达式：二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律（1）内容：（2）表达式： （3）条件： （1）从做功角度看：只有重力、系统内弹力做功。 （2）从能量转化角度：只有动能与势能之间的相互转化。1.1.如图所示
9、如图所示, ,下列关于机械能是否守恒的判断正下列关于机械能是否守恒的判断正确的是确的是( )( ) A.A.甲图中甲图中, ,火箭升空的过程中火箭升空的过程中, ,若匀速升空机械能守恒若匀速升空机械能守恒, ,若加若加速升空机械能不守恒速升空机械能不守恒B.B.乙图中物体匀速运动乙图中物体匀速运动, ,机械能守恒机械能守恒C.C.丙图中小球做匀速圆周运动丙图中小球做匀速圆周运动, ,机械能守恒机械能守恒D.D.丁图中丁图中, ,轻弹簧将轻弹簧将A A、B B两小车弹开两小车弹开, ,两小车组成的系统机两小车组成的系统机械能不守恒械能不守恒, ,两小车和弹簧组成的系统机械能守恒两小车和弹簧组成的
10、系统机械能守恒2.2.（多选）（多选）下列关于功和机械能的说法，正确的是下列关于功和机械能的说法，正确的是 （ ）A A在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功于重力对物体所做的功B B合力对物体所做的功等于物体动能的改变量合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C C物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关其大小与势能零点的选取有关D D运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量量BCBC 3.3.如图所示
11、，一小球自如图所示，一小球自A A点由静止自由下落，到点由静止自由下落，到B B点时与弹簧接触，到点时与弹簧接触，到C C点时弹簧被压缩到最短若点时弹簧被压缩到最短若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由不计弹簧质量和空气阻力，在小球由ABCABC的过的过程中，小球的重力势能、动能及机械能如何变化程中，小球的重力势能、动能及机械能如何变化4.4.如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径道，半径OAOA在水平方向，一个小球从顶端在水平方向，一个小球从顶端A A点由点由静静止止开始下滑，已知开始下滑，已知轨道半径轨道半径R R10cm10cm，不计摩擦
12、，不计摩擦，求小球刚离开轨道底端求小球刚离开轨道底端B B点时的速度大小？点时的速度大小？5.5.如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为10m10m，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地至少多高？（不考虑空气阻力和摩擦阻力）地至少多高？（不考虑空气阻力和摩擦阻力） h hB BA A由机械能守恒得由机械能守恒得解：在最高点解：在最高点B B时时 6.如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段倾斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，一段倾斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接
13、而成，圆形轨道的半径为圆形轨道的半径为R.R.一质量为一质量为m m的小物块从斜轨道的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动要上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动要求小物块求小物块能通过圆形轨道的最高点能通过圆形轨道的最高点，且，且在该最高点在该最高点与轨道间的压力不能超过与轨道间的压力不能超过5mg5mg(g(g为重力加速度为重力加速度) )求求小物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度小物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h h的取的取值范围值范围 7. 如图所示，轻弹簧一端与墙相连处于自然状态，质量如图所示，轻弹簧一端与墙相连处于自然状态，质量为为4 kg4 kg的木块沿
14、光滑的水平面以的木块沿光滑的水平面以5 m/s5 m/s的速度运动并开始的速度运动并开始挤压弹簧，求：挤压弹簧，求：(1)(1)弹簧的最大弹性势能；弹簧的最大弹性势能；(2)(2)木块被弹回速度增大到木块被弹回速度增大到3 m/s3 m/s时弹簧的弹性势能时弹簧的弹性势能解解: :铁链下滑过程中只有重力做功，铁链下滑过程中只有重力做功，机械能守恒机械能守恒. .选取桌面处为零势能选取桌面处为零势能面面, ,设铁链总质量为设铁链总质量为m,m,链条滑至刚链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为刚离开桌边时的速度大小为v,v,则则由机械能守恒定律由机械能守恒定律E EK2K2+E+EP2P2=E=EK1
15、K1+E+EP1 P1 得得初态：初态：末态：末态：8.8.长为长为L L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的度的1/41/4垂在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，垂在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度为多大？则链条滑至刚刚离开桌边时的速度为多大？9.9.长长为为L L质质量量分分布布均均匀匀的的绳绳子子，对对称称地地悬悬挂挂在在轻轻小小的的定定滑滑轮轮上上，如如图图乙乙所所示示轻轻轻轻地地推推动动一一下下，让让绳绳子子滑滑下下，那那么么当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为多少？当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为多少？解：解：由机械能守恒定律，取小滑轮处由机械能守恒定律，取小滑轮处为零势能面为零势能面. .甲乙再见再见
