高中物理4.5机械能守恒定律的应用课件广东必修2.ppt
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1、均匀铁链长均匀铁链长L L,平放在距地面为,平放在距地面为2L2L的光滑水平桌面上,其长度的光滑水平桌面上,其长度的的1/5 1/5 悬垂于桌面下,从静止开始释放铁链,求铁链的下端刚悬垂于桌面下,从静止开始释放铁链,求铁链的下端刚要着地时的速度要着地时的速度整个过程中,只有重力做功,故铁链的机械能守恒,取桌整个过程中,只有重力做功,故铁链的机械能守恒,取桌面为参考平面面为参考平面2L3L/2L/10解得解得2LL/2L/10若改为铁链刚好全部脱离桌面时速度?若改为铁链刚好全部脱离桌面时速度?解得解得L/52021/8/11 星期三1已知已知mA=2mB=2m,mA=2mB=2m,忽略一切摩擦,
2、此时物体忽略一切摩擦,此时物体A A、B B距地面高度均距地面高度均为为H H,释放,释放A A,求当物体,求当物体A A刚到达地面时的速度多大(设物体刚到达地面时的速度多大(设物体B B到滑轮的距离大于到滑轮的距离大于H H)解:由于系统只有重力做功,故机械能守恒解:由于系统只有重力做功,故机械能守恒3mgH=mg2H+2mv2/2+mv2/2运动过程中物体运动过程中物体A A、B B的速度大小始终相等的速度大小始终相等A BH方法一:根据初态的机械能等于末态的机械能方法一:根据初态的机械能等于末态的机械能(设地面处的势能为(设地面处的势能为0 0)解得解得方法二:系统中重力势能的减少等于动
3、能的增加方法二:系统中重力势能的减少等于动能的增加2mgH-mgH=2mv2/2+mv2/2方法三:方法三:A A减少的机械能等于减少的机械能等于B B增加的机械能增加的机械能2mgH-2mv2/2=mgH+mv2/22mm2021/8/11 星期三2能量形式能量形式涵涵 义义实实 例例机械能机械能机械能是与物体的运动或位置的机械能是与物体的运动或位置的高度、形变相关的能量,表现为高度、形变相关的能量,表现为动能和势能。动能和势能。运动的汽车、被拉开运动的汽车、被拉开的弓等的弓等内能内能内能是组成物体的分子的无规则内能是组成物体的分子的无规则运动所具有的动能和势能的总和运动所具有的动能和势能的
4、总和一切由分子构成的物一切由分子构成的物质质电能电能电能是与电有关的能量电能是与电有关的能量电器设备所消耗的的电器设备所消耗的的能量都是电能能量都是电能电磁能电磁能电磁能是以各种各样的电磁波的电磁能是以各种各样的电磁波的形式传播的能量形式传播的能量可见光、紫外线、微可见光、紫外线、微波和红外线等波和红外线等核能核能核能是一种储存在原子核内部的核能是一种储存在原子核内部的能量,原子核发生核反应时,会能量,原子核发生核反应时,会释放出巨大的能量释放出巨大的能量核潜艇、核电站、核核潜艇、核电站、核武器等武器等化学能化学能化学能是指储存在化合物的化学化学能是指储存在化合物的化学键里的能量键里的能量巧克
5、力、燃料等都储巧克力、燃料等都储存有化学能存有化学能一一一一.常见的能量形式常见的能量形式2021/8/11 星期三3能量既不会凭空产生能量既不会凭空产生,也不会凭空消失也不会凭空消失,它只能从一种形式转它只能从一种形式转化为另一种形式化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体或者从一个物体转移到另一个物体,在转化在转化和转移的过程中和转移的过程中,能量的总量保持不变能量的总量保持不变.能量转化与守恒定律能量转化与守恒定律1.1.任何形式的能量之间都可以转化,但转化过程并不减少总量任何形式的能量之间都可以转化,但转化过程并不减少总量数学表达式:数学表达式:E1=E2或或E增增=E减减4.4
6、.分析物理过程、求解实际问题时,可以按照分析物理过程、求解实际问题时,可以按照“总的减少量总的减少量=总总 的增加量的增加量”列出数学方程列出数学方程2.2.某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量 和增加量必定相等和增加量必定相等3.3.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减 少量和增加量必定相等少量和增加量必定相等5.5.能量的转化和转移具有方向性,即能量的转化和转移具有不能量的转化和转移具有方向性,即能量的转化和转移具有不 可逆性可逆性2021/8/11 星期
7、三4两物体的质量分别为两物体的质量分别为M M和和m m(M mM m),用细绳连接后跨接在半径为),用细绳连接后跨接在半径为R R的固定光滑半圆柱上(离地面有足够高的距离),两物体刚好的固定光滑半圆柱上(离地面有足够高的距离),两物体刚好位于其水平直径的两端,释放后它们由静止开始运动,求:位于其水平直径的两端,释放后它们由静止开始运动,求:(1 1)m m在最高点时的速度大小?在最高点时的速度大小?(2 2)当)当m m和和M M的比值为多大时,的比值为多大时,m m对圆柱体顶端的压力为零。对圆柱体顶端的压力为零。mMhmMvv(1)(1)系统只有重力做功,机械能守恒系统只有重力做功,机械能
8、守恒EP减减=Mgh-mgR=MgR/2-mgREK增增=Mv2/2+mv2/2由由EP减减=EK增增 整理解整理解得得根据系统重力势能的减少等于动能的增加根据系统重力势能的减少等于动能的增加2021/8/11 星期三5两物体的质量分别为两物体的质量分别为M M和和m m(M mM m),用细绳连接后跨接在半径为),用细绳连接后跨接在半径为R R的固定光滑半圆柱上(离地面有足够高的距离),两物体刚好的固定光滑半圆柱上(离地面有足够高的距离),两物体刚好位于其水平直径的两端,释放后它们由静止开始运动,求:位于其水平直径的两端,释放后它们由静止开始运动,求:(2 2)当)当m m和和M M的比值为
9、多大时,的比值为多大时,m m对圆柱体顶端的压力为零。对圆柱体顶端的压力为零。mMhmMvv解解:系统只有重力做功,机械能守恒系统只有重力做功,机械能守恒,系统系统 重力势能的减少等于动能的增加重力势能的减少等于动能的增加EP减减=Mgh-mgR=MgR/2-mgREK增增=Mv2/2+mv2/2即即EP减减=EK增增当当m m对圆柱体顶端的压力为零时,此时重对圆柱体顶端的压力为零时,此时重力提供向心力力提供向心力mg=mv2/R联立上述方程解得:联立上述方程解得:2021/8/11 星期三6问题问题1 1:一根长:一根长L L的轻绳,绳一端固定在的轻绳,绳一端固定在O O点,另一端系一质量为
10、点,另一端系一质量为m m 的小球。起初将轻绳水平拉直使小球至的小球。起初将轻绳水平拉直使小球至A A点。求小点。求小球从球从A A点点 由静止释放后到达最低点由静止释放后到达最低点C C时绳子的拉力?时绳子的拉力?ACO整理得:整理得:在在C C点有点有解:由解:由A A到到C C的过程有:的过程有:问题问题2:2:将小球自水平稍向下移,使轻绳拉直与水平方向成将小球自水平稍向下移,使轻绳拉直与水平方向成角,角,求小球从求小球从A A点由静止释放后到达最低点点由静止释放后到达最低点C C绳子的拉力?绳子的拉力?CAO在在C C点有点有:整理得整理得:只有重力做功,小球的机械能守恒只有重力做功,
11、小球的机械能守恒由由A A到到C C的过程有:的过程有:2021/8/11 星期三7问题问题3:3:若水平稍向上移,使轻绳拉直至与水平方向成若水平稍向上移,使轻绳拉直至与水平方向成角,角,求小球从求小球从A A点由静止释放后到达最低点点由静止释放后到达最低点C C的速度。的速度。问题问题:小球从小球从A A到到C C的整个过程都做圆周运动吗?的整个过程都做圆周运动吗?ACOLAB绳未拉紧,做自由落体运动绳未拉紧,做自由落体运动BC绳拉紧,做圆周运动绳拉紧,做圆周运动ACBO绳被拉紧改做圆周运动时速度的方向怎样?绳被拉紧改做圆周运动时速度的方向怎样?小球做自由落体运动到达小球做自由落体运动到达B
12、 B点时速度方点时速度方向怎样?向怎样?v1v2vB绳拉紧瞬间,绳拉紧瞬间,v1v1不变,不变,v2v2突然变为零突然变为零2021/8/11 星期三8小球的运动有三个过程:小球的运动有三个过程:(1)(1)从从A A到到B B,做自由落体运动,做自由落体运动,由动能定理由动能定理(2)(2)小球到达小球到达B B点,绳突然被拉紧,在这瞬间由于绳的拉力作用,点,绳突然被拉紧,在这瞬间由于绳的拉力作用,小球沿绳方向的分速度小球沿绳方向的分速度v2v2减为零,垂直绳的分速度减为零,垂直绳的分速度v1v1不变不变ACBOv1v2vB(3)(3)小球由小球由B B到到C C,只有重力做功,机械能,只有
13、重力做功,机械能 守恒,有:守恒,有:联立可解得联立可解得2021/8/11 星期三91.1.注意研究对象连续参与两个以上的运动过程中机械能是否守恒注意研究对象连续参与两个以上的运动过程中机械能是否守恒2.2.有些过程极短有些过程极短 (如如 :碰撞、轻绳绷紧碰撞、轻绳绷紧 )(往往是两种运动的(往往是两种运动的 转折点),发生时大都有机械能损失。转折点),发生时大都有机械能损失。本题小结:本题小结:3.3.对于包含这些极短过程问题,若以运动的全过程为研究对对于包含这些极短过程问题,若以运动的全过程为研究对 象,机械能可能不守恒。但以其中的某一阶段为研究对象,象,机械能可能不守恒。但以其中的某
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