内容正文:
主讲老师:物思理
粤教版(2019)高中物理必修第二册课件
第四章 机械能及其守恒定律
第7节 生产和生活中的机械能守恒
(机械能守恒定律的应用)
物思理
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解得桩锤击打管桩瞬间的动能为
解:以桩顶端所在水平面为参考平面,
根据机械能守恒定律,有
例题1:某建筑工地准备利用落锤打桩机进行施工,该落锤打桩机的部分工作参数如表4-7-1所示,其中贯入度是指每受到10次锤击后管桩进入地层的深度.若不计空气阻力,重力加速度g=9.8m/s2,估算每一次桩锤下落时,桩锤给管桩的冲击动能是多少.
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例题2:跳台滑雪筹备组考察某一雪道是否符合比赛要求.如图所示是简化后的跳台滑雪雪道示意图.整条雪道由倾斜的助滑坡AB和着陆坡CD,以及一段水平起跳平台BC组成,且AB与BC由一段平滑圆弧连接。
设质量为60kg的运动员从助滑坡AB上由静止开始下滑,筹备组希望该运动员到达点C时能够以25m/s左右的速度水平飞出,并希望腾空时间能够至少达到3.5s.设整个过程可忽略空气阻力影响,重力加速度g=9.8m/s2
(1)测得AB段的竖直高度h=50m,该高度是否符合筹备组的要求?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(2)测得着陆坡CD与水平面的夹角θ=37°,该夹角是否符合筹备组的要求?
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(1)运动员在AB段下滑的过程中,机械能守恒.
解得
上述求得点C的速度略大于25m/s,符合筹备组的要求.实际情况中,由于存在摩擦力,运动员下滑到达点C的速度会小于31.3m/s
例题2:解
以BC为参考平面,应用机械能守恒定律有
BC段距离很小
①
②
③
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从上述结果可知腾空时间满足筹备组的要求。
(2)假设运动员以v0=25m/s的速度从点C水平飞出,落到着陆坡上的点F.此过程做平抛运动,设所用时间为t,则运动员
在竖直方向上做自由落体运动
在水平方向上做匀速直线运动
由几何关系,可知
联立④⑤⑥可得:
⑦
④
④
⑤
⑥
例题2:解
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答案:
例题3:如图所示,过山车轨道位于竖直平面内,该轨道由一段倾斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,过山车从倾斜轨道上的点A由静止开始下滑.圆形轨道半径为R,可视为质点的过山车质量为m.忽略阻力作用.
(1)为保证过山车能够沿圆形轨道运行,过山车的下滑起点A距离圆形轨道底部的高度h应满足什么条件?
补充:(2)求过山车到达轨道最低点B点时对轨道的压力。
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解:
例题3:
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如图所示,质量为m 的物体以某一初速v0从A点向下沿光滑的轨道运动,不计空气阻力,若物体通过最低点B 的速度为3 ,求:
(1)物体在A点时的速度;
(2)物体离开C点后还能上升多高 ?
R
机械能守恒定律练习题1:
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解:以物体为研究对象不计空气阻力,仅有重力做功,全过程中机械能守恒.
(1)从A到B,根据机械能守恒定律,有
(2)从B 经C 到最高点,根据机械能守恒定律,有
①
②
③
④
机械能守恒定律练习题1:
R
h
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如图中两物体质量分别为m 和2m,滑轮的质量和摩擦都不计,开始时用手托住2m的物体,释放后,当2m 的物体落地瞬间的速度是多少?
解:以两物体系统为研究对象,此过程中系统机械能守恒,设地面为0势能面,
初位置的机械能为
末位置的机械能为
根据机械能守恒定律
h
2m
m
机械能守恒定律练习题2:
①
②
③
④
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机械能守恒定律练习题3:
如左图所示,AB两球质量相等,通过轻质的细杆相连,细杆长度为L,静止放置于竖直墙壁边缘,所有的接触面光滑。某时刻B球受到扰动,使得B球沿水平地面运动,A球沿竖直墙壁下滑,重力加速度为g。当细杆与地面的夹角是30°时,B球的速度是多少?
A
B
A
B
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机械能守恒定律练习题3:
A
B
A
B
VA
VB
600
300
解:
③
①
②
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一根长为L=40cm,质量为0.5kg的均匀铁链,一部分放在光滑水平面上,长为 L1=10cm的另一部分自然垂在桌面下,如图所示,开始时绳索静止,释放后绳索将沿桌面滑下,则绳索刚滑离桌面时的速度大小为多少?(g=10m/s2)
机械能守恒定律练习题4:
物思理
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解:
铁链在滑动过程中机械能守恒,选桌面为参考面,则:
机械能守恒定律练习题4:
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机械能守恒定律练习题5:
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机械能守恒定律练习题5:
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