八年级物理下册12.1 机械能1（课件）教科版.ppt

机械能机械能守恒定律 动能和势能 包括重力势能和弹性势能 统称为机械能 1 机械能 在只有重力 或弹簧的弹力 做功的情形下 物体或系统的动能和重力势能 或弹性势能 发生相互转化 但机械能的总量保持不变 2 机械能守恒定律内容 3 机械能守恒定律的表达方式 物体在初状态的机械能e1等于其末状态的机械能e2 即e2 e1或ek2 ep2 ek1 ep1 减少 或增加 的势能 ep等于增加 或减少 的总动能 ek 即 ep ek 系统内一物体机械能的增加 或减少 等于另一物体机械能的减少 或增加 即 e1 e2 在只有重力做功和弹簧弹力做功的系统内 则系统的动能 重力势能和弹性势能之间发生相互转化 但三种形式能量之和即机械能总量保持不变 4 机械能守恒定律的条件 在只有重力做功的情形下 物体的动能和重力势能发生相互转化 但机械能的总量保持不变 在只有弹簧弹力做功的情形下 物体的动能和弹簧的弹性势能发生相互转化 但机械能的总量保持不变 例1如图所示 有一条长为l的均匀金属链条 一半长度在光滑斜面上 斜面倾角 另一半长度沿竖直方向下垂在空中 当链条从静止开始释放后链条滑动 求链条刚好全部滑出斜面时的速度是多大 不计摩擦 5 机械能守恒定律的应用 1 单体 例2 竖直轻弹簧长为l 放在地面上 质量为m的小球放在轻弹簧上端 并用竖直向下的力f f mg 压小球 使弹簧压缩 l 弹簧具有的弹性势能是 如图所示 撤去力f后 小球被弹起 求小球被弹起距地面的最大高度 例3 如图所示 光滑轨道ab部分平直 bc部分是处于竖直平面内半径为r的半圆 圆管截面半径r r 有一质量为m 半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管 问 1 若要小球能从c端出来 初速度v0需多大 2 在小球从c端出来的瞬间 对管壁压力有哪几种情况 初速度v0各应满足什么条件 例4如下图所示 小球a用不可伸长的轻绳悬于o点 在o点的正下方有一固定的钉子 ob y 初始时 小球a与o同水平面 无初速释放a 绳长为l 为使球能绕b点做圆周运动 求y的取值范围 解析 小球摆到最低点只有重力做功 绳碰到b点的钉子后 绳绕b点做圆周运动 要保证让小球上升到圆最高点 则圆半径不能太大 设r l y 做完整的圆周运动 只要最高点d满足关系式 r mg 球从初始位置释放 到圆的最高点d 只有重力做功 拉力不做功 机械能守恒 有mg l 2r 由 式 得l y l 例5 如图7 7 6所示 一水平方向的足够长的传送带以恒定的速度v 3m s沿顺时针方向转动 传送带右端固定着一光滑曲面 并与曲面下端相切 一物块自曲面上高为h的p点由静止滑下 滑到传送带上继续向左运动 物块没有从左边滑离传送带 已知传送带与物体间的动摩擦因数 0 2 不计物块滑过曲面与传送带交接处的能量损失 g 10m s2 求 1 h1 1 5m 物块返回曲面时上升的最大高度 2 h2 0 2m 物块返回曲面时上升的最大高度 例6 如图所示 质量为2m和m可看做质点的小球a b 用不计质量的不可伸长的细线相连 跨在固定的半径为r的光滑圆柱两侧 开始时a球和b球与圆柱轴心等高 然后释放a b两球 则b球到达最高点时的速率是多少 2 系统 例7 已知 各处都光滑 m 3m oa 3m ab 4m a 300现使m从a由静止开始运动 求m到b点的速度 例7 如图所示 半径为r 质量不计的圆盘盘面与地面相垂直 圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴o 在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球a 在o点的正下方离o点处固定一个质量为m的小球b 放开盘让其自由转动 问 1 当a球转到最低点时 两小球的重力势能之和减少了多少 2 a球转到最低点时的线速度是多少 3 在转动过程中 半径oa向左偏离竖直方向的最大角度是多少 能量守恒定律 1 能量守恒定律 能量既不可凭空产生 也不能凭空消失 它只能从一种形式转化为另一种形式 或从一个物体转移到另一个物体 在转化或转移过程中总能量守恒 其中功是能量转化的量度 2 定律表达式 e初 e终 e增 e减 说明 1 某种形式的能减少 一定存在其他形式的能增加 且减少量一定和增加量相等 2 某个物体的能量减少 一定存在其他物体的能量增加 且减少量和增加量一定相等 3 滑动摩擦力与相对路程的乘积在数值上等于产生的内能 即q fs 例1 行驶中的汽车制动后滑行一段距离 最后停下 流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰 降落伞在空中匀速下降 条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈 线圈中产生电流 上述不同现象中所包含的相同的物理过程是 a 物体克服阻力做功b 物体的动能转化为其他形式的能量c 物体的势能转化为其他形式的能量d 物体的机械能转化为其他形式的能量 3 能量守恒定律的应用 1 能量守恒定律 例2 竖立在水平地面上的轻弹簧 下端与地面固定 将一个金属球放置在弹簧顶端 球与弹簧不粘连 并用力向下压球 使弹簧做弹性压缩 稳定后用细线把弹簧栓牢 如图a所示 烧断细线 球将被弹起 且脱离弹簧后能继续向上运动 如图b所示 那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中 a 球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能最小b 球刚脱离弹簧时的动能最大c 球所受合力的最大值不一定大于重力值d 在某一阶段内 球的动能减小而它的机械能增加 请比较两种情况下的大小 1 子弹动能的减少量 2 系统动能的减少量 3 产生的热能 4 v1和v2的大小 第一种情况 第二种情况 例3 2 摩擦生热问题 b固定于地面 b不固定 光滑地面 第一种情况 第二种情况 用相同的恒力拉a 使a运动到b的右端 两情况比较 1 f做的功w1 w2比较 2 产生的热能q1 q2比较 例4 例5 已知 m轻轻地放在皮带上 皮带始终以v匀速 问 当相对静止时 产生的q 例6 一个人站在船头 按下图两种情况用相同大小的恒力 拉绳 经过相同的时间 船未碰撞 人做功分别为w w 在 内人拉绳的平均功率分别为 p p 则 w w p p 3 功和能的关系 例7 一架自动扶梯以恒定的速率v1运送乘客上楼 某人第一次站在扶梯上不动 第二次以相对于扶梯的速率v 匀速往上跑 两次扶梯运客做的功分别为 w w 功率 p p 则 w w p p 例8 和平号 空间站坠落在南太平洋海域 坠落过程可简化为从一个近似圆轨道开始 经过与大气摩擦 空间站的绝大部分经过升温 熔化 最后汽化而销毁 剩下的残片坠入大海 此过程中 空间站原来的机械能中 除一部分用于销毁和一部分被残片带走外 还有一部分能量e 通过其他方式散失 不考虑坠落过程中化学反应的能量 1 试导出以下各物理量的符号表示散失能量e 的公式 2 算出e 的数值 坠落开始时空间站的质量m 1 17 105kg 轨道离地面的高度为h 1