[[高三物理课件]]高三物理《机械能守恒定律及其应用》课件

机械能守恒定律及其应用理解和掌握机械能守恒定律，能熟练地运用机械能守恒定律解决实际问题教学目标：一、重力势能1．重力势能：物体和地球由相对位置决定的能叫重力势能，是物体和地球共有的。表达式：mghEpｈ与零势能面的选取有关。2．对重力势能的理解（1）重力势能是物体和地球这一系统共同所有，单独一个物体谈不上具有势能．（2）重力势能是标量，它没有方向．但是重力势能有正、负．（3）重力做功与重力势能练习：如图所示，桌面高度为h，质量为m的小球，从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，小球落到地面前的瞬间的机械能应为（）A．mghB．mgHC．mg（H+h）D．mg（H-h）二、机械能守恒定律1．机械能守恒定律的两种表述（1）在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。（2）如果没有摩擦和介质阻力，物体只发生动能和重力势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。（1）机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有的。另外小球的动能中所用的v，也是相对于地面的速度。2．对机械能守恒定律的理解：（2）当研究对象（除地球以外）只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒；当研究对象（除地球以外）由多个物体组成时，往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。2．对机械能守恒定律的理解：（3）“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中，物体可以受其它力的作用，只要这些力不做功，或所做功的代数和为零，就可以认为是“只有重力做功”。2．对机械能守恒定律的理解：①从做功的角度分析：在只有重力做功的情形下②从能的转化角度分析：重力（弹性）势能和动能之间发生相互转化，没有与其它形式的能发生转化，则机械能总和不变。3．对机械能守恒条件的认识一般地对单个物体（省略地球）从做功的角度判断机械能是否守恒；对由多个物体构成的系统，从能的转化角度判断机械能是否守恒。【例1】如图物块和斜面都是光滑的，物块从静止沿斜面下滑过程中，物块机械能是否守恒？系统机械能是否守恒？练习：颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在A中，A和木块B用一根弹性良好的轻弹簧连在一起，如图所示，则在子弹打击木块A及弹簧压缩的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统（）A．动量守恒，机械能守恒B．动量不守恒，机械能守恒C．动量守恒，机械能不守恒D．无法判断动量、机械能是否守恒4．机械能守恒定律的各种表达形式222121vmhmgmvmgh即kpkpEEEE（2）0kPEE021EEKPEE（1）即需要规定重力势能的参考平面不需要规定重力势能的参考平面5．解题步骤⑴确定研究对象和研究过程。⑵判断机械能是否守恒。⑶选定一种表达式，列式求解。练习：质量相同的两个小球，分别用长为l和2l的细绳悬挂在天花板上，如图所示，分别拉起小球使线伸直呈水平状态，然后轻轻释放，当小球到达最低位置时（）A．两球运动的线速度相等B．两球运动的角速度相等C．两球运动的加速度相等D．细绳对两球的拉力相等【例2】如图所示，质量分别为2m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。AO、BO的长分别为2L和L。开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方。让该系统由静止开始自由转动，求：⑴当A到达最低点时，A小球的速度大小v；⑵B球能上升的最大高度h；⑶开始转动后B球可能达到的最大速度vm。ABO【例3】如图所示，半径为R的光滑半圆上有两个小球A、B，质量分别为m和M，由细线挂着，今由静止开始无初速度自由释放，求小球A升至最高点C时A、B两球的速度？mMmgRRMgvc2【例4】如图所示，均匀铁链长为L，平放在距离地面高为2L的光滑水平面上，其长度的1/5悬垂于桌面下，从静止开始释放铁链，求铁链下端刚要着地时的速度？gLv7451【例5】如图所示，粗细均匀的U形管内装有总长为4L的水。开始时阀门K闭合，左右支管内水面高度差为L。打开阀门K后，左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大？（管的内部横截面很小，摩擦阻力忽略不计）K8gLv【例6】如图所示，游乐列车由许多节车厢组成。列车全长为L，圆形轨道半径为R，（R远大于一节车厢的高度h和长度l，但L2πR）.已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动，在轨道的任何地方都不能脱轨。试问：在没有任何动力的情况下，列车在水平轨道上应具有多大初速度v0，才能使列车通过圆形轨道而运动到右边的水平轨道上？LgRv20【例7】质量为0.02kg的小球，用细线拴着吊在沿直线行驶着的汽车顶棚上，在汽车距车站15m处开始刹车，在刹车过程中，拴球的细线与竖直方向夹角θ＝37°保持不变，如图所示，汽车到车站恰好停住.求：（1）开始刹车时汽车的速度；（2）汽车在到站停住以后，拴小球细线的最大拉力。v0=15（m/s）T＝0.28N【例8】如图所示，一根长为1m，可绕Ｏ轴在竖直平面内无摩擦转动的细杆AB，已知OA=0.6m；OB=0.4m，质量相等的两个球分别固定在杆的A、B端，由水平位置自由释放，求轻杆转到竖直位置时两球的速度？1.651.1ABmmvvss、【例10】如图所示，半径分别为R和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上，轨道之间有一条水平轨道CD相通，一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过动摩擦因数为μ的CD段，又滑上乙轨道，最后离开两圆轨道。若小球在两圆轨道的最高点对轨道压力都恰好为零，试求水平CD段的长度。2)(5rRl