物理必修Ⅱ人教版7.8机械能守恒定律件(共23张ppt)

7.8机械能守恒定律一、机械能1、概念：动能、重力势能和弹性势能的统称。物体的动能和势能之和称为机械能2、表达式：PkEEE3、机械能特性:（3）具有相对性（2）是状态量（4）是系统共有的(1)是标量但有正负，正负表示大小要选取零势能参考平面二、机械能守恒定律1、内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。vGOBCFF弹G2、守恒条件:只有重力做功或弹力做功只有重力做功（1）只受重力不受其它力（如自由落体，各种抛体运动）vv0GGG（2）除受重力外，还受其它力，但其它力不做功光滑曲面光滑斜面GFNGFN（3）除受重力外，还受其它力，但其它力做功代数和为零地球地球vE.光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来。F物体沿粗糙的斜面匀速下滑不考虑空气阻力FθO绳2.(多选）关于机械能是否守恒的叙述，正确的是[BD]A．作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒．B．作匀变速运动的物体机械能可能守恒．C．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒．D．只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒．物体沿粗糙的斜面匀速下滑θvGv0GG机械能守恒的条件绝不是合力的功等于零，更不是合力等于零，而是看是否只有重力或弹簧弹力做功•3.如图所示，在水平桌面上的Ａ点有一个质量为m的物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，当它到达B点时，其动能为（）A.•B.•C.•D.2201122mghmvmvB•4.机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是•A.只有重力和弹力作用时，机械能才守恒B.当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒C.当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒D.炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒C•5.物体在平衡力作用下运动的过程中，下列说法正确的是•A.机械能一定不变B.物体的动能保持不变，而势能一定变化C.若物体的势能变化，则机械能一定变化D.若物体的势能变化，则机械能不一定有变化PkEEEθ物体沿粗糙的斜面匀速下滑c•6.下列过程中，运动物体机械能守恒的是（B）•A.物体沿斜面匀速下滑B.物体沿水平面做匀速直线运动C.物体在竖直平面内做匀速圆周运动D.物体竖直向下做匀速直线运动PkEEEO绳7.如图所示，质量为m的小球以速度v0离开桌面，若以桌面为零势能面，则它经过A点时所具有的机械能是(不计空气阻力)()A.12mv20＋mghB.12mv20－mghC.12mv20D.12mv20＋mg(H－h)CGFT例.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l,最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度是多大？OBAθl分析：（1）小球从A摆动到O过程中受哪些力？（2）其中有哪些力对小球做功？（3）是否满足机械能守恒的条件？（4）小球运动的初末状态的机械能怎么确定？重力和绳的拉力仅有重力做功满足机械能守恒选择零势能参考平面最高A点：最低O点：由机械能守恒定律得P1(cos)Emgllk10EP20E2k212EmvP1k1P2k2EEEE解：取最低点所在平面为参考平面2(1cos)vglOBAθl21(cos)2mgllmv例2.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以地面为参考平面。2212BmvRmgmghRmvmgB2mgRmvB21212mRRh25212在最高点BGG.机械能守恒判断的方法：B、从能量转化角度分析只有重力做功或弹力做功A、从做功角度分析物体间只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统与外界没有机械能的传递，系统内部没有机械能与其他形式能的转化(如内能)，系统的机械能就守恒。C、从机械能的定义看PkEEE看动能和势能各自如何变化，再看动能和势能的和是否变化特别：涉及滑动摩擦力做功，机械能一般不守恒3、表达式：(1)从守恒角度Ek1+Ｅp1=Ek2+Ep222112211mvmghmvmgh22要选取零势能参考平面E1＝E2(1)确定研究对象，明确运动过程(2)对研究对象进行正确的受力分析，判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件(3)恰当地选取参考平面，并确定研究对象在初、末状态时的机械能(4)根据机械能守恒定律列出方程，进行求解机械能守恒定律的解题步骤：例3.a、b、c三球自同一高度以相同速率抛出，a球竖直上抛，b球水平抛出，c球竖直下抛．设三球落地的速率分别为va、vb、vc，则[]A．va＞vb＞vc．•B．va=vb＞vc．•C．va＞vb=vc．•D．va=vb=vc．2201122mvmghmvGv0GGv0v0202vvgh2201122mghmvmv以地面为参考平面。应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态间过程的细节。如果直接用牛顿定律解决问题，需要分析过程中各种力的作用，而这些力又往往在变化着，因此一些难于用牛顿定律解决的问题，应用机械能守恒定律则易于解决。3、表达式：(1)从守恒角度Ek1+Ｅp1=Ek2+Ep2201mvmgh222112211mvmghmvmgh22E1＝E2(2)从转化角度势能（或动能）的减少量等于动能（或势能）的增加量ΔEp=ΔEk或ΔEk=ΔEp(不用选零势能参考平面)(要选零势能参考平面)v0•练习8.以相同大小的初速度将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面（足够长）上滑，如图所示，三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3，不计空气阻力（斜上抛物体在最高点的速度方向水平），则（）A.•B.•C.•D.201mvmgh2GGGFN201mvmgh2201mgh=0-mv2•9.如图所示，在地面上以速度抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能面而且不计空气阻力，则①物体落到海平面时的势能为mgh②物体从抛出到落到海平面的过程，重力对物体做功为mgh③物体在海平面上的动能为④物体在海平面上的机械能为其中正确的是（）A.②③④B.①②③C.①③④D.①②④2201122mvmghmv以地面为参考平面。2201122mghmvmv例题4.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以地面为参考平面。2212BmvRmgmghRmvmgB2在最高点BGG势能的减少量等于动能的增加量(2)mghR212Bmv【例5】一条长为L的均匀链条，放在光滑水平桌面上，链条的一半垂于桌边，如图所示由静止开始使链条自由滑落，当它全部脱离桌面时的速度为多大?【解析】因桌面光滑，链条虽受桌面的支持力，但支持力对链条不做功，在链条下滑过程中只有重力对链条做功，故链条下滑过程中机械能守恒设链条总质量为ｍ，选取桌面为零势能面，则初、末状态的机械能分别为：初态：010,24kopLEEmg末态：21,22kpLEmvEmg2112422LLomgmvmg132vgL