第六课动能定理和机械能守恒定律课件.ppt
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1、第六课动能定理和机械能守恒定律第1页,此课件共44页哦机械能机械能:动能和势能动能和势能(包括弹性势能包括弹性势能)机械能:机械能:E=EE=EP P+E+EK K=mgh+1/2 mv=mgh+1/2 mv2 2 第2页,此课件共44页哦 机械能守恒定律机械能守恒定律1.在在只有重力和弹簧的弹力做功的情况下,物体的动能和只有重力和弹簧的弹力做功的情况下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变.2.定律的三种理解及表达形式:定律的三种理解及表达形式:(1)系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能)系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能
2、.即即 E1=E2 或或 1/2 mv12+mgh1=1/2 mv22+mgh2注意初、末态选同一参考面注意初、末态选同一参考面(2)物体(或系统)减少的势能等于物)物体(或系统)减少的势能等于物 体(或系统)体(或系统)增加的动能,反之亦然。增加的动能,反之亦然。即即 -EP=EK(3)若系统内只有)若系统内只有A、B两个物体,则两个物体,则A减少的机械能减少的机械能 EA等于等于B增加的机械能增加的机械能E B 即即 -EA=EB 注意(注意(2)、)、(3)不用选参考面)不用选参考面第3页,此课件共44页哦 机械能守恒定律的适用条件:机械能守恒定律的适用条件:(1)对单个物体,只有重力或
3、弹力做功)对单个物体,只有重力或弹力做功(2)对某一系统,物体间只有动能和重力势能及弹性势)对某一系统,物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化,系统跟外界没有发生机械能的传递,机械能能相互转化,系统跟外界没有发生机械能的传递,机械能也没有转变成其它形式的能也没有转变成其它形式的能(如没有内能产生如没有内能产生),则系统的机,则系统的机械能守恒械能守恒(3)定律既适用于一个物体)定律既适用于一个物体(实为一个物体与地球组成的系统实为一个物体与地球组成的系统),又适用于几个物体组成的物体系,但前提必须满足机械能守恒,又适用于几个物体组成的物体系,但前提必须满足机械能守恒的条件的条件 机械能守恒
4、定律机械能守恒定律适用于适用于只有重力和弹簧的弹力做功的情况,应用只有重力和弹簧的弹力做功的情况,应用于光滑斜面、光滑曲面、自由落体运动、上抛、下抛、平抛运动、于光滑斜面、光滑曲面、自由落体运动、上抛、下抛、平抛运动、单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子等情况。单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子等情况。第4页,此课件共44页哦受其它力受其它力,但其他力不做功但其他力不做功,只有重力或弹只有重力或弹力做功力做功:例如例如:1.:1.物体沿光滑的曲面下滑物体沿光滑的曲面下滑,受重力受重力.曲曲面的支持力的作用面的支持力的作用,但曲面的支持力不做功但曲面的支持力不做功2.2.在光滑水平面上的小球碰到弹
5、簧在光滑水平面上的小球碰到弹簧,把弹簧把弹簧压缩后又被弹簧弹回来压缩后又被弹簧弹回来,小球受重力小球受重力,水平水平面的支持力和弹簧的弹力的作用面的支持力和弹簧的弹力的作用,只有弹簧只有弹簧弹力做功弹力做功(弹簧和物体组成的系统机械能守弹簧和物体组成的系统机械能守恒恒)第5页,此课件共44页哦 若存在其它力做功若存在其它力做功,则机械能不守恒则机械能不守恒,其其它力做的总功等于系统机械能的变化它力做的总功等于系统机械能的变化,具具体体:其他力对系统做多少功其他力对系统做多少功,系统的机械能系统的机械能就增加多少就增加多少,其他力对系统做多少负功其他力对系统做多少负功,系系统的机械能就减小多少统
6、的机械能就减小多少.3.3.物体所受的合外力为零物体所受的合外力为零:重力对物体做正功重力对物体做正功:合外力为零合外力为零,则除重力外则除重力外肯定还有其他力且其他力的合力必定与重力肯定还有其他力且其他力的合力必定与重力大小相等大小相等.方向相反方向相反,重力对物体做正功的同重力对物体做正功的同时时,其他力的合力必定做相等的负功其他力的合力必定做相等的负功,故机械故机械能不守恒能不守恒.第6页,此课件共44页哦1、例例1、以下说法正确的是(以下说法正确的是()(A)一个物体所受的合外力为零,它的机)一个物体所受的合外力为零,它的机 械能一定守恒械能一定守恒(B)一个物体做匀速运动,它的机械能
7、一)一个物体做匀速运动,它的机械能一 定守恒定守恒(C)一个物体所受的合外力不为零,它的)一个物体所受的合外力不为零,它的 机械能可能守恒机械能可能守恒(D)一个物体所受合外力的功为零,它一一个物体所受合外力的功为零,它一 定保持静止或匀速直线运动定保持静止或匀速直线运动C第7页,此课件共44页哦例例2、如下图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻如下图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧弹簧 上,在将弹簧压缩到最短的整个过程中,下上,在将弹簧压缩到最短的整个过程中,下列关于能量列关于能量 的叙述中正确的是(的叙述中正确的是()(A)重力势能和动能之和总保持不变)重力势能和动能之和总保持不变(B
8、)重力势能和弹性势能之和总保持不变)重力势能和弹性势能之和总保持不变(C)动能和弹性势能之和总保持不变)动能和弹性势能之和总保持不变(D)重力势能、弹性势能和动能)重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变之和总保持不变D第8页,此课件共44页哦 一根内壁光滑的细圆管,形状如下图所示,放在竖直平一根内壁光滑的细圆管,形状如下图所示,放在竖直平面内,一个小球自面内,一个小球自A口的正上方高口的正上方高h处自由落下,第一次小球处自由落下,第一次小球恰能抵达恰能抵达B点;第二次落入点;第二次落入A口后,自口后,自B口射出,恰能再进入口射出,恰能再进入A口,则两次小球下落的高度之比口,则两次小球下落的高度
9、之比 h1:h2=_hABO解解:第一次恰能抵达:第一次恰能抵达B点,不难看出点,不难看出v B1=0由机械能守恒定律由机械能守恒定律mg h1=mgR+1/2mvB12 h1=R第二次从第二次从B点平抛点平抛 R=vB2t R=1/2gt 22/2gRvBmg h2=mgR+1/2mvB22h2=5R/4 h1:h2=4:5 4:5例例3、第9页,此课件共44页哦如图所示,倾角如图所示,倾角=37的斜面底端的斜面底端B平滑连接着半径平滑连接着半径r=0.40m的竖直光滑圆轨道。质量的竖直光滑圆轨道。质量m=0.50kg的小物块,从距地面的小物块,从距地面h=2.7m处沿斜面由静止开始下滑,小
10、物块与斜面间的动摩擦因数处沿斜面由静止开始下滑,小物块与斜面间的动摩擦因数=0.25,求:,求:(sin37=0.6,cos37=0.8,g=10m/s2)(1)物块滑到斜面底端)物块滑到斜面底端B时的速度大小。时的速度大小。(2)物块运动到圆轨道的最高点)物块运动到圆轨道的最高点A时,对圆轨道的压力大小。时,对圆轨道的压力大小。ABOh例四例四:第10页,此课件共44页哦2006年全国卷年全国卷23、23.(16分)如图所示,一固定在竖直平面内的光滑的半分)如图所示,一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道圆形轨道ABC,其半径,其半径R=0.5m,轨道在,轨道在C处与水平地面相处与水平地面相切
11、。在切。在C处放一小物块,给它一个水平向左的初速度处放一小物块,给它一个水平向左的初速度v0=5m/s,结果它沿,结果它沿CBA运动,通过运动,通过A点,最后落在水平地面上的点,最后落在水平地面上的D点,求点,求C、D间的距离间的距离s.取重力加速度取重力加速度g=10m/s2.ABCD解解:设小物体的质量为设小物体的质量为m,经经A处时的速度为处时的速度为v,由,由A到到D经历的时间为经历的时间为t,有,有1/2 mv02=1/2 mv2+2mgR 2R=1/2 gt 2 s=vt 由式并代入数据得由式并代入数据得s1 m 第11页,此课件共44页哦14.14.如图所示如图所示,半径半径R=
12、0.40mR=0.40m的光滑半圆环轨的光滑半圆环轨道处于竖直平面内道处于竖直平面内,半圆环与粗糙的水平地半圆环与粗糙的水平地面切于圆环的端点面切于圆环的端点A.A.一质量为一质量为m=0.10kgm=0.10kg的小的小球球,以初速度以初速度v v0 0=7.0m/s=7.0m/s在水平地面上向左作在水平地面上向左作加速度加速度a a=3.0m/s=3.0m/s2 2 的匀减速直线运动,运动的匀减速直线运动,运动4.0m4.0m后,冲上竖直半圆环,最后小球落在后,冲上竖直半圆环,最后小球落在C C点。求点。求A A、C C间的距离(取重力加速度间的距离(取重力加速度g=10m/sg=10m/
13、s2 2)。)。20052005年广东卷年广东卷1414、v0RABC第12页,此课件共44页哦中学物理中重要的功能关系中学物理中重要的功能关系(1)外力对物体所做的总功等于物体动能的增量,即外力对物体所做的总功等于物体动能的增量,即W总总Ek(动动能定理能定理)(2)重力重力(或弹簧的弹力或弹簧的弹力)对物体所做的功等于物体重力势能对物体所做的功等于物体重力势能(或弹性或弹性势能势能)的增量的负值,即的增量的负值,即W重重Ep(或或W弹弹Ep)(3)电场力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量的负值,即电场力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量的负值,即W电电E电电(4)除重力除重力(或弹簧的弹力
14、或弹簧的弹力)以外的力对物体所做的功等于物体机以外的力对物体所做的功等于物体机械能的增量,即械能的增量,即W其他其他E机机(功能原理功能原理)(5)当除重力当除重力(或弹簧弹力或弹簧弹力)以外的力对物体所做的功等于零时,以外的力对物体所做的功等于零时,则有则有E机机0,即机械能守恒,即机械能守恒(6)(6)一对滑动摩擦力做功与内能变化的关系是:一对滑动摩擦力做功与内能变化的关系是:“摩擦所产生的热摩擦所产生的热”等于滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积,即等于滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积,即Q Qfsfs相对相对第13页,此课件共44页哦(7)安培力做功对应着电能与其他形式的能相互转化,即安培
15、力做功对应着电能与其他形式的能相互转化,即W安安E电电安培力做正功,对应着电能转化为其他能安培力做正功,对应着电能转化为其他能(如电动机模型如电动机模型);克;克服安培力做负功,对应着其他能转化为电能服安培力做负功,对应着其他能转化为电能(如发电机模型如发电机模型);安培;安培力做功的绝对值等于电能转化的量值力做功的绝对值等于电能转化的量值(8)分子力对分子所做的功等于分子势能的增量的负值,即分子力对分子所做的功等于分子势能的增量的负值,即W分分子力子力E分子分子 (9)(9)外界对一定质量的气体所做的功外界对一定质量的气体所做的功W W与气体从外界所吸收的热量与气体从外界所吸收的热量Q Q之
16、和等于气体内能的变化,即之和等于气体内能的变化,即W WQ QU U(10)(10)在电机电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率与输在电机电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率与输出的机械功率之和出的机械功率之和(11)(11)在纯电阻电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率在纯电阻电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率第14页,此课件共44页哦(12)在电解槽电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率与在电解槽电路中,电流做功的功率等于电阻发热的功率与转化为化学能的功率之和转化为化学能的功率之和(13)在光电效应中,光子的能量在光电效应中,光子的能量hvW mv02(14)在原子物理中,
17、原子辐射光子的能量在原子物理中,原子辐射光子的能量hvE初初E末末,原子,原子吸收光子的能量吸收光子的能量hvE末末E初初(15)核力对核子所做的功等于核能增量的负值,即核力对核子所做的功等于核能增量的负值,即W核核E核核,并且,并且mc2E核核 (16)(16)能量转化和守恒定律对于所有参与相互作用的物体所组成的能量转化和守恒定律对于所有参与相互作用的物体所组成的系统,无论什么力做功,可能每一个物体的能量的数值及形式都发生系统,无论什么力做功,可能每一个物体的能量的数值及形式都发生变化,但系统内所有物体的各种形式能量的总和保持不变变化,但系统内所有物体的各种形式能量的总和保持不变12第15页
18、,此课件共44页哦运用能量观点分析、解决问题的基本思路运用能量观点分析、解决问题的基本思路(1)选定研究对象选定研究对象(单个物体或一个系统单个物体或一个系统),弄清物理过程,弄清物理过程(2)分析受力情况,看有什么力在做功,弄清系统内有多少种形式分析受力情况,看有什么力在做功,弄清系统内有多少种形式的能在参与转化的能在参与转化(3)仔细分析系统内各种能量的变化情况及变化的数量仔细分析系统内各种能量的变化情况及变化的数量(4)列方程列方程E减减E增增或或E初初E末末求解求解第16页,此课件共44页哦功与能知识网络的构建功与能知识网络的构建一、功和功率一、功和功率1功的判断与计算功的判断与计算做
19、功的条件做功的条件求功的方法求功的方法W=Fxcos动能动能定理定理W=Pt2功率的计算功率的计算瞬时功率还是平均功率瞬时功率还是平均功率F与与V方向间的关系方向间的关系机车启动问题的分析机车启动问题的分析二、功能关系二、功能关系8.克服安培力所做的功等于感应电能的增加克服安培力所做的功等于感应电能的增加1.重力所做的功等于重力势能的减少重力所做的功等于重力势能的减少7.电场力所做的功等于电势能的减少电场力所做的功等于电势能的减少2.弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少3.合外力所做的功等于动能的增加合外力所做的功等于动能的增加4.只有重力和弹簧的弹力做功,
20、机械能守恒只有重力和弹簧的弹力做功,机械能守恒5.重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于 机械能的增加机械能的增加6.克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少P=W/tP=FVCOS第17页,此课件共44页哦三、动能定理的应用三、动能定理的应用四、机械能守恒四、机械能守恒定律的应用定律的应用1在力学中的应用在力学中的应用2在电场磁场中在电场磁场中的应用的应用1条件的判断条件的判断2公式的选取公式的选取3系统中的应用系统中的应用五、能的转化守五、能的转化守恒定律恒定律对象的选取对象的选取过程的选择过程的选择状态的分
21、析状态的分析选用变化式选用变化式EP=-EKE1=E2(处理问题的优点)处理问题的优点)第18页,此课件共44页哦 例例1、一物体沿着直线运动的、一物体沿着直线运动的v-t图象如图所图象如图所示,已知前示,已知前2s内合外力对物体做的功为内合外力对物体做的功为W,则:(,则:()A从第从第1s末到第末到第2s末合外力做的功为末合外力做的功为3W/5 B从第从第3s末到第末到第5s末合外力做的功为末合外力做的功为W C从第从第5s末到第末到第7s末合外力做的功为末合外力做的功为W D从第从第3s末到第末到第5s末合外力做的功为末合外力做的功为-2W/3第19页,此课件共44页哦 例例2、汽车在平
22、直公路上以速度、汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率匀速行驶,发动机功率为为P,牵引力为,牵引力为F0。t1时刻,司机减小了油门,使汽车时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时时刻,汽车又恢复了匀速直线运动刻,汽车又恢复了匀速直线运动(设整个过程中汽车所受设整个过程中汽车所受的阻力不变的阻力不变)。下面几个关于汽车牵引力。下面几个关于汽车牵引力F、汽车速度、汽车速度v在在这个过程中随时间这个过程中随时间t变化的图像中正确的是(变化的图像中正确的是()ABCDvv0v0/2t1t2Otvv0v0/2t1t
23、2OtFF0F0/2t1t2OttFF0F0/2t2t1O第20页,此课件共44页哦 跟踪练习跟踪练习2:如图所示为牵引力:如图所示为牵引力F和车速倒数和车速倒数1/V的关的关系图像。若一汽车质量为系图像。若一汽车质量为2103,它由静止开始沿,它由静止开始沿平直公路行驶,且行驶中阻力恒定,设其最大车速为平直公路行驶,且行驶中阻力恒定,设其最大车速为30 ms,则,则 ()A汽车所受阻力为汽车所受阻力为2103N B汽车在车速为汽车在车速为15 ms,功率为,功率为6104 W C汽车匀加速的的加速度为汽车匀加速的的加速度为3ms2 D汽车匀加速所需时间为汽车匀加速所需时间为5s第21页,此课
24、件共44页哦 跟踪练习跟踪练习1:一物体在粗糙的水平面上受到:一物体在粗糙的水平面上受到水平拉力作用,在一段时间内的速度随时水平拉力作用,在一段时间内的速度随时间变化情况如右图所示则拉力的功率随间变化情况如右图所示则拉力的功率随时间变化的图象可能是下图中的时间变化的图象可能是下图中的()(g取取10m/s2)ABDCt/sp/Wt/sp/Wp/Wp/WOOOOt/st/sv/ms-1Ot/sv第22页,此课件共44页哦 例例3、如右图所示,一块长木板、如右图所示,一块长木板B放在光滑的水平面上放在光滑的水平面上,再在,再在B上放一物体上放一物体A,现以恒定的外力拉,现以恒定的外力拉B,A、发生
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