人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律图文ppt课件

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1、动能定理：___力所做的总功等于物体动能的变化。____________________________
2、重力做功与重力势能变化的关系：___力做的功等于物体重力势能的减少量。_________________________
复习：物体动能、重力势能和弹性势能统称________。
、重力势能(Ep)与弹性势能可以相互转化。
一、动能与势能的相互转化
机械能在转化过程中是否存在定量关系呢？
质量为m的物体沿光滑斜面滑下，高度h1的A处时速度为v1，在高度为h2的B处速度为v2从A到B重力做功为W.
二、机械能守恒定律推导
1、由动能定理得__________________
2、由重力做功与重力势能关系：（以地面为零势能面）____________________________
深入理解：下滑过程之中任意位置机械能均守恒
在只有_____或______做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
机械能守恒定律
四、机械能守恒定律的守恒条件
3、重力和弹簧弹力都做功。
(如所有做抛体运动的物体，不计阻力，则物体、地球系统机械能守恒)
则弹簧和物体组成的系统机械能守恒
注意：物体不仅受重力和弹簧弹力，还受其它力，但其力___做功，或其它力做功为____,物体组成系统机械能守恒。
如：沿光滑曲面或斜面下滑或小球摆动。
则弹簧、物体和地球组成的系统机械能守恒
曲面对球的支持力不做功
例题：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（图 8.4-5），摆长为 l，最大偏 角为 θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？
解 以小球为研究对象。选取A—0为研究过程
把初末状态下动能、重力势能的表达式代入
(1)确定研究对象(物体或系统)。
(2)对研究对象进行正确的受力分析，判断机械能是否守恒。
(3)恰当选取参考平面，确定研究对象在初、末状态时的机械能。
(4)选取恰当的表达式列方程求解。
选取最低点为零势能为面

在下面列举的各个实例中（除 A 外都不 计空气阻力），哪些过程中机械能是守恒的？ 说明理由。 A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中 匀速下落B. 抛出的标枪在空中运动 C. 拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速 上升 D. 在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹 簧，把弹簧压缩后，又被弹回来
3．质量为 0.5 kg 的石块从 10 m 高处以 30 角斜向上方抛出（图 8.4-7），初速度 v0 的大 小为 5 m/s。不计空气阻力，g 取 10m/s2 。 （1）石块落地时的速度是多大？请用机械 能守恒定律和动能定理分别讨论。 （2）石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与哪些量无关？说明理由。 A．石块的质量 B．石块的初速度 C．石块初速度的仰角 D．石块抛出时的高度
4．一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系 一个小球 A 和 B，B 球的质量是 A 球的 3 倍。 用手托住 B 球，当轻绳刚好被拉紧时，B 球离 地面的高度是 h，A 球静止于地面，如图 8.4-8 所示。释放 B 球，当 B 球刚落地时，求 A 球的 速度大小。定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均 不计，重力加速度为 g。
总结：1、做功分析法(多用于单个物体)。
2、能量分析法（多用于多个物体）：分析过程如果只有动能、势能，没有其它能量则守恒。
5. 把质量是 0.2 kg 的小球放在竖立的弹簧 上，并把小球往下按至 A 的位置，如图 8.4-9 甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置 C（图乙），途中经过位置 B 时 弹簧正好处于自由状态。已知 B、A 的高度差 为 0.1 m，C、B 的高度差为 0.2 m，弹簧的质量 和空气的阻力均可忽略，g 取 10 m/s2 。 （1）分别说出小球由位置 A 至位置 B、 由位置 B 至位置 C 时，小球和弹簧的能量转化 情况。 （2）小球处于位置 A 时，弹簧的弹性势能 是多少？在位置 C 时，小球的动能是多少？
解：A—B弹性势能减少，动能先增加后减少，重力势能增加
B—C动能减少，重力势能增加
6. 图 8.4-10 是某城市广场喷泉喷出水柱的 场景。从从远处看，喷泉喷出的水柱超过了 40 层 楼的高度；靠近看，喷管的直径约为 10 cm。 请你据此估计用于给喷管喷水的电动机输出功 率至少有多大？
“单说小球”指：小球和地球的系统机械能
选地面为0势能面A—B过程
应该说小球、地球、弹簧
重力势能转 化弹性势能mgh
初速度不同，机械能守恒
Ek0+0=Ep+Ek
重力势能转化成弹性势能
重力势能转化成弹性势能和动能
同理：A—C运用动能定理