机械能和能源3.ppt

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1、一、重力势能一、重力势能 第第3课时课时1.1.定义定义:物体的重力势能等于它所受物体的重力势能等于它所受 与与 的乘积的乘积.2.2.公式公式:E Ep p=.3.3.重重力力势势能能是是 ,但但有有正正、负负,其其意意义义是是表表示示物物体体的的重重力力势势能能比它在比它在 上大还是小上大还是小,这与功的正、负的物理意义不同这与功的正、负的物理意义不同.重力重力所处高所处高度度mghmgh标量标量参考平面参考平面4.4.特点特点 (1)(1)系统性系统性:重力势能是重力势能是 和和 共有的共有的.(2)(2)相相对对性性:重重力力势势能能的的大大小小与与 的的选选取取有有关关.重重力力势势

2、能能的变化是的变化是 的的,与参考平面的选取与参考平面的选取 .5.5.重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系 重重力力做做正正功功时时,重重力力势势能能 ;重重力力做做负负功功时时,重重力力势势能能 ;重力做多少正重力做多少正(负负)功功,重力势能就重力势能就 多少多少,即即W WG G=.物体物体地球地球参考平面参考平面绝对绝对无关无关减小减小增加增加减小减小(增加增加)E Ep p二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律1.1.内容内容:在只有在只有 或或 做功的物体系统内做功的物体系统内,和和 可以可以相互转化相互转化,而机械能的总量而机械能的总量 .重力重力弹力弹力保持

3、保持不变不变动动能能势能势能2.2.机械能守恒的条件是机械能守恒的条件是:只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功.可以从以下两个方可以从以下两个方面理解面理解:(1)(1)只受重力作用只受重力作用(例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动动),),物体的机械能守恒物体的机械能守恒.(2)(2)受其他力受其他力,但其他力不做功但其他力不做功,只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功.例如物体沿例如物体沿光滑的曲面下滑光滑的曲面下滑,受重力、曲面的支持力的作用受重力、曲面的支持力的作用,但曲面的支持力但曲面的支持力不做功不做功,物体的机械能守恒物体的机械能守恒.

4、3.3.应用机械能守恒定律解题的基本步骤应用机械能守恒定律解题的基本步骤 (1)(1)分析题意分析题意,明确研究对象明确研究对象;(2)(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况分析研究对象在运动过程中的受力情况,弄清楚物体所受各弄清楚物体所受各力做功的情况力做功的情况,判断机械能是否守恒判断机械能是否守恒;(3)(3)选取零势能面选取零势能面,确定研究对象在始末状态时的机械能确定研究对象在始末状态时的机械能;(4)(4)根据机械能守恒定律列出方程进行求解根据机械能守恒定律列出方程进行求解,并对结果进行必要并对结果进行必要的讨论和说明的讨论和说明.三、功能关系三、功能关系1.1.内容内容 (1)

5、(1)功是功是 的量度的量度,即做了多少功就有即做了多少功就有 发生了发生了转化转化.(2)(2)做功的过程一定伴随着做功的过程一定伴随着 ,而且而且 必通必通过做功来实现过做功来实现.能量转化能量转化多少能量多少能量能量的转化能量的转化能量的转化能量的转化2.2.功与对应能量的变化关系功与对应能量的变化关系合外力的功合外力的功(所有外力的功所有外力的功)动能变化动能变化 重力做的功重力做的功 变化变化 弹簧弹力做的功弹簧弹力做的功 变化变化外力外力(除重力、弹力除重力、弹力)做的功做的功 变化变化一对滑动摩擦力做的总功一对滑动摩擦力做的总功 变化变化 重力势能重力势能弹性势能弹性势能机械能机

6、械能内能内能四、能量守恒定律四、能量守恒定律1.1.内容内容:能量既不会凭空消灭能量既不会凭空消灭,也也 .它只会从一种形它只会从一种形式式 为另一种形式为另一种形式,或者从一个物体或者从一个物体 到另一个物体到另一个物体,而在而在转化和转化和转移转移的过程中的过程中,能量的总量能量的总量 .2.2.表达式表达式:E E减减=.不会凭空产生不会凭空产生转化转化保持不变保持不变E E增增转移转移3.3.对定律的理解对定律的理解 (1)(1)某种形式的能减少某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加一定存在其他形式的能增加,且减少量且减少量和增加量一定相等和增加量一定相等.(2)(2)某个物体的能

7、量减少某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加一定存在其他物体的能量增加,且减且减少量和增加量一定相等少量和增加量一定相等.这也是我们列能量守恒定律方程式的两条基本思路这也是我们列能量守恒定律方程式的两条基本思路.4.4.应用定律解题的步骤应用定律解题的步骤 (1)(1)分清有多少形式的能在变化分清有多少形式的能在变化.(2)(2)明确哪种形式的能量增加明确哪种形式的能量增加,哪种形式的能量减少哪种形式的能量减少,并且列出并且列出减少的能量减少的能量EE减和增加的能量减和增加的能量EE增的表达式增的表达式.(3)(3)列出能量守恒关系式列出能量守恒关系式:E:E减减=E=E增增.ACAC

8、BAB5.5.已知货物的质量为已知货物的质量为m m,在某段时间内起重机将货物以在某段时间内起重机将货物以a a的加速度的加速度加速升高加速升高h h,则在这段时间内叙述正确的是则在这段时间内叙述正确的是(重力加速度为重力加速度为g g)()()A.A.货物的动能一定增加货物的动能一定增加mahmah-mghmghB.B.货物的机械能一定增加货物的机械能一定增加mahmahC.C.货物的重力势能一定增加货物的重力势能一定增加mahmahD.D.货物的机械能一定增加货物的机械能一定增加mahmah+mghmghD6.6.如如图图所所示示,滑滑块块静静止止于于光光滑滑水水平平面面上上,与与之之相相

9、连连的的轻轻质质弹弹簧簧处处于于自自然然伸伸直直状状态态.现现用用恒恒定定的的水水平平外外力力F F作作用用于于弹弹簧簧右右端端,在在向向右右移移动一段距离的过程中动一段距离的过程中,拉力拉力F F做了做了10 J10 J的功的功.上述过程中上述过程中 ()()A.A.弹簧的弹性势能增加了弹簧的弹性势能增加了10 J10 JB.B.滑块的动能增加了滑块的动能增加了10 J10 JC.C.滑块和弹簧组成的系统机械能增加了滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10 J10 JD.D.滑块和弹簧组成的系统机械能守恒滑块和弹簧组成的系统机械能守恒C(1)0.2 m(1)0.2 m(2)0.1 m(2)0.1

10、 m 10.10.如如图图所所示示,倾倾角角为为3030的的光光滑滑斜斜面面的的下下端端有有一一水水平平传传送送带带,传传送送带带正正以以6 6 m/sm/s的的速速度度运运动动,运运动动方方向向如如图图所所示示.一一个个质质量量为为2 2 kgkg的的物物体体(物物体体可可以以视视为为质质点点),),从从h h=3.2=3.2 m m高高处处由由静静止止沿沿斜斜面面下下滑滑,物物体体经经过过A A点点时时,不不管管是是从从斜斜面面到到传传送送带带还还是是从从传传送送带带到到斜斜面面,都都不不计计其其动动能能损损失失.物物体体与与传传送送带带间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.5,0.5,物物

11、体体向向左左最最多能滑到传送带左右两端多能滑到传送带左右两端ABAB的中点处的中点处,重力加速度重力加速度g g=10 m/s=10 m/s2 2,则则:(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间?(2)传送带左右两端传送带左右两端AB间的距离间的距离 l 至少为多少至少为多少?(3)上述过程中物体与传送带组成的系统产生的摩擦热为多少上述过程中物体与传送带组成的系统产生的摩擦热为多少?(4)物体随传送带向右运动物体随传送带向右运动,最后沿斜面上滑的最大高度最后沿斜面上滑的最大高度h为多少为多少?答案答案 (1)1.6 s (2)12.8 m (3

12、)160 J (4)1.8 m解解:(1)(1)物体沿斜面下滑的加速度为物体沿斜面下滑的加速度为a，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得 由位移公式得由位移公式得 解得解得t t=1.6 s.=1.6 s.(2)(2)由能的转化和守恒得由能的转化和守恒得:解得解得(3)(3)此过程中此过程中,物体与传送带间的相对位移物体与传送带间的相对位移 s s相相=+=+v v带带t t1 1,又又 ,而摩擦热而摩擦热Q Q=mgmgs s相相,以上三式可联立得以上三式可联立得Q Q=160 J.=160 J.(4)(4)物体随传送带向右匀加速物体随传送带向右匀加速,当速度为当速度为v v带带=6=6 m/sm/s时向右的位移为时向右的位移为s s,则则mgsmgs=mvmv带带2 2,解得解得即物体在到达即物体在到达A A点前速度与传送带相等点前速度与传送带相等,最后以最后以v v带带=6=6 m/sm/s的速度冲的速度冲上斜面上斜面,由机械能守恒定律得由机械能守恒定律得 mvmv带带2 2=mghmgh 解得解得h h=1.8 m.=1.8 m.