2013年高中物理新课标多媒体教学课件：42 研究机械能守恒定律（27张ppt）（沪科版必修2）含视频

4.2 研究机械能守恒定律 第1课时 机械能守恒定律 1、知道什么是机械能。 2、会通过重力做功来论证机械能守恒。 3、能应用机械能守恒定律分析实际问题。 生活中存在着各种各样的能量，不同的能量之间可以相互转化，让我们通过几个例子来看一看这种转化的过程。 视频中的几个实例在运动过程中，存在哪些能量，又是如何转化的呢？ 1、水从高处流下，推动水车转动。 水的重力势能转化为水的动能，水的动能又转化为水车的动能。 2、重锤从高处落下。 重锤的重力势能转化为重锤的动能。 3、弹簧把小球弹开。 弹簧的弹性势能转化为小球的动能。 4、过山车在轨道上运动。 下降过程重力势能转化为动能，上升过程动能转化为重力势能。 可以看到不同形式的机械能可以相互转化，那么它们的转化遵循什么规律呢？如何应用这个规律解决实际问题呢？ 机械能：物体的动能与势能之和称为机械能。 研究机械能守恒定律 设打桩机重锤的质量是m，当重锤离桩顶高为H时，以桩顶为参考平面，重锤具有的机械能是 忽略空气阻力，重锤下落过程中只有重力做功。当下落至离桩顶高度为h处时， H h 此时的动能 此时的势能 此时的机械能 同理，重锤刚下落至桩顶时，有 此时的动能 此时的势能 此时的机械能 可以看到，重锤自由下落过程中只有重力做功，它的重力势能转化为动能，但二者的总和保持不变，是个恒量，也就是说机械能守恒。 进一步的研究表明，在只有重力做功时，无论物体做直线运动还是曲线运动，机械能都是守恒的。 同理可证，在只有弹力做功的系统内，物体的弹性势能和动能也能相互转化，且总的机械能也保持不变。 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。 机械能守恒定律 机械能守恒条件： 只有重力或弹力做功。 只有重力（弹力）做功与物体只受重力（弹力）有什么不同？ 思考： 只有重力（弹力）做功，包括两种情况：一是只受重力（弹力） ，不受其他的力；二是物体除重力（弹力）外还受其他的力，但其他力不做功。可见只受重力（弹力）是只有重力（弹力）做功的一种情况。 例1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中正确的是（ ） A.做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒 B.做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒 C.外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒 D.物体若只有重力做功，机械能一定守恒 D 解析：机械能守恒的条件是只有重力做功，此时物体一定不是匀速运动，故A错。匀变速运动直线运动不一定只有重力做功，比如用力拉着物体匀加速上升，故B错。外力做功为0，不一定只有重力做功，故C错。 在下列实例中运动的物体，不计空气阻力，机械能守恒的是( ) A.起重机吊起物体匀速上升 B.物体做平抛运动 C.物体沿着光滑的斜面下滑 D.一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物在竖直方向上做上下振动 BCD 练习1 应用机械能守恒定律： 例2、打桩机重锤的质量为250kg，被提升到20m的高度后自由落下。求它到达地面时的动能和速度。（g=10m/s2） 解析：打桩机自由下落的过程中，只有重力做功，故机械能守恒，选地面为参考面则有 初状态的机械能 末状态的机械能 由机械能守恒定律得 用机械能守恒定律解决实际问题时要先判断是不是只有重力或弹力做功。 练习2 将物体由地面竖直上抛，如果不计空气阻力，物体能够达到的最大高度为H，当物体在上升过程中的某一位置时，它的动能是重力势能的2倍，则这一位置的高度为（ ） A.2H/3 B.H/2 C.H/3 D.H/4 C 由机械能守恒得 所以应该选C 解析：选C，竖直上抛，不考虑空气阻力，则物体只受重力作用，机械能守恒，选抛出点为参考面，设要求的位置到参考平面的高度为h， 结合这两个题目，请同学们总结一下应用机械能守恒定律解题应遵循什么步骤呢？ 应用机械能守恒定律解题的步骤： (1)确定研究对象，明确它的运动过程 (2)对物体受力分析，明确各力做功情况，判断机械能是否守恒 (3)明确初状态和末状态的机械能 (4)利用机械能守恒定律列方程求解 例3、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，现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：分析链条受力，桌面光滑，故没有摩擦；桌面的支持力对链条不做功，在下滑过程中只有重力对链条做功，故下滑过程机械能守恒 3294.bin 设链条总质量为m，由于质量分布均匀，所以 重心可以认为在几何中心。选取桌面为参考面。 初状态的机械能 末状态的机械能 机械能守恒，则 练习3. 长为L