高中物理-机械能守恒定律

重力势能弹性势能势能动能机械能知识回顾2kmv21EmghEpPkEEE一、机械能kPEEE机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称，用符号E表示3.机械能是标量，具有相对性1.概念：2.表达式：拦河坝极限运动蹦极2008奥运蹦床冠军何雯娜重力做功：动能重力势能弹力做功：动能弹性势能二、机械能之间可以互相转化小球摆动实验试分析：1、小球受哪些力的作用？2、哪些力对小球做功？3、能量如何转化？FmgmgFA点B点12121mghmvEEEPAkAA22221mghmvEEEPBkBBh1v1v2mh2AB由以上两式得2221121122mvmvmghmgh2222111122mvmghmvmgh移项得2211kpkpEEEE结论地面为参考面由根据动能定理得GW21222121mvmv由重力做功与重力势能的关系得GW21mghmgh三、机械能守恒定律21EE三、机械能守恒定律2211pkpkEEEE1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。2.表达式：条件1.动能增加，势能一定减小，并且，动能增加量等于势能减小量。2.动能减小，势能一定增加，并且，动能减小量等于势能增加量。2222111122mvmghmvmgh3、机械能守恒定律成立的条件：只有重力和弹簧弹力做功.(1)只受重力作用：如自由落体，平抛(2)受其他力，但不做功，只有重力或弹簧弹力做功；（3）除重力和弹簧弹力以外的力不做功或做功的代数和为零机械能守恒的判断(1)用做功来判断：分析物体或系统受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒．(2)用能量转化来判定：若系统中只有动能和势能的相互转化，无机械能与其他形式的能的转化，则系统机械能守恒．•[特别提醒]•(1)机械能守恒的研究对象一定是系统，至少包括地球在内．•(2)“只有重力做功”不等于“只受重力作用”AOGFCLθhL·cosθ例.把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为L，最大偏角为θ。小球运动到最底位置时的速度是多大？cosLL)cos1(L解：以最低点为零势能面21(1cos)2mgLmv2(1cos)vgL得：111(1cos)0pkEEEmgL2222102pkEEEmv最低点O点的机械能为：最高点A点的机械能为：只有重力做功，机械能守恒，得：12EEAOChcosL)cos1(L2．对机械能守恒定律的几种表达式的理解•(1)Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即在研究的物理过程中任意两个状态的机械能总量不变．这里应注意的是“任意”二字表明等式不是指某两个特别的状态，而指过程中的每一状态机械能的总量都是守恒的，但我们解题时往往选择的是与题目所述条件或所求结果相关的某两个状态或某几个状态建立方程式，此表达式中Ep是相对的．建立方程时必须选择合适的参考平面，且每一状态的Ep都应是对同一参考平面而言的．(2)ΔEp＝－ΔEk，系统重力势能的增加量等于动能的减少量(3)ΔEA＝－ΔEB，将系统分为A、B两部分，A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量．1.在下列实例中运动的物体，不计空气阻力，机械能不守恒的是：A、起重机吊起物体匀速上升；B、物体做平抛运动；C、圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动；D、一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物在竖直方向上做上下振动（以物体和弹簧为研究对象）。A•[例](多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B．乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，A向右水平滑动，物体B机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B机械能守恒D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒1.除1外都不计空气阻力，哪些情况机械能是守恒的？1.跳伞员利用降落伞在空气中匀速下落2.用力F拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升3.用细绳系一小球，使小球在竖直平面内做圆周运动4．轻弹簧拴一小球在竖直方向做往复运动mgmgmgmgFfFF弹NF2.一个轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面肯弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，在重物由A摆到最低点的过程中（）A、重物的重力势能减少。B、重物的重力势能增加。C、重物的机械能不变。D、重物的机械能减少。oAAD球和弹簧组成的系统机械能守恒1.下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是（）A、做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。B、做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒。C、合外力对物体做功为零时机机械能守恒。D、只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒。BD物体的机械能是否守恒与物体的运动无关5.如图，一子弹以水平速度射入木块并留在其中，再与木块一起共同摆到最大高度的过程中，下列说法正确的是A、子弹的机械能守恒。B、木块的机械能守恒。C、子弹和木块的总机械能守恒。D、以上说法都不对D1、子弹射中木块的过程机械能不守恒2、整体从最低位置摆到最高位置的过程机械能守恒•.由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是()A小球落到地面时相对于A点的水平位移为B小球落到地面时相对于A点的水平位移为C小球能从细管A端水平抛出的条件是H2RD小球能从细管A端水平抛出的最小高度BCmin52HR2224RHR222RHR.游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道运行，游客却不会掉下来（如图甲）。我们可以把它抽象成图乙所示的由曲面轨道和圆轨道平滑连接的模型（不计摩擦和空气阻力）。若质量为m的小球从曲面轨道上的P点由静止开始下滑，并且可以顺利通过半径为R的圆轨道的最高点A。求：①若小球恰能通过最高点，则小球在最高点的速度是多大？此时对应的h是多高？②若h/=4R,则小球通过最低点B时的动能有多大？小球通过圆轨道的最高点时对圆轨道的压力有多大？解：（1）小球恰能通过最高点，即小球通过最高点时恰好不受轨道的压力。由牛顿第二定律vgR小球在最高点处的速度至少为小球由静止运动到最高点的过程中，只有重力做功。由机械能守恒定律联立，解得：h=2.5R2vmgmR2122mghmvmgR（2）EKB=4mgR;N=3mg.如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为10m，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）hBA解：以地面为参考平面根据机械能守恒定律：2Bmvmg,R因为1h2RR25m2所以。在最高点B时，只有重力提供向心力，2,122BmghmgRmv课堂小结1、机械能2、机械能守恒定律概念表达式：PkEEE机械能是标量，具有相对性定律内容表达式21EE机械能守恒定律成立的条件:只有重力和弹簧弹力做功.1122kpkpEEEE2222111122mvmghmvmgh