机械能守恒定律复习(课件)

1、 机械能机械能机械能概念概念规律规律功率功率功功平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率机械能机械能动能动能势能势能重力势能重力势能弹性势能弹性势能动能定理动能定理机械能守恒定律机械能守恒定律重力功与重力势能的关系重力功与重力势能的关系功能原理功能原理W=F s cos （恒力功）（恒力功）P=W/t = F v cos（ v 平均速度）平均速度）P=F v cos（ v 瞬时速度）瞬时速度）Ek= m v 2/ 2（ v 瞬时速度）瞬时速度）EP= mgh（ h 相对参考面）相对参考面）*EP= kx2/ 2 （ x 形变量）形变量）W合合=Ek （合外力的功或总功等于动能的增量（合外力的功或总功等

2、于动能的增量）WG= - -EPE1=E2 ；Ek增增=EP减减W其其=E（除重力以外力的总功等于机械能的增量（除重力以外力的总功等于机械能的增量）一、功一、功1、物理意义：、物理意义： 是描述力在空间上的积累效果，这种效果就是改变是描述力在空间上的积累效果，这种效果就是改变物体的能量物体的能量2、两个必要条件：、两个必要条件：力力物体在力的方向上发生的位移物体在力的方向上发生的位移3、定义式：、定义式：W=F s cos4、是标量，但有正负。功的正负是表示该力在物体运动过程中是、是标量，但有正负。功的正负是表示该力在物体运动过程中是动力动力还是还是阻力阻力。5、做功与否的判断：、做功与否的判

3、断：（1）做直线运动的物体）做直线运动的物体看看F、s 的夹角的夹角（2）做曲线运动的物体）做曲线运动的物体看看F、v 的夹角的夹角 例例1、如图所示，小物块、如图所示，小物块A 位于光滑斜面位于光滑斜面上，斜面位于光滑水平面上，从地面上看，上，斜面位于光滑水平面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块块A 的作用力（的作用力（ ） A、垂直于接触面，做功为零、垂直于接触面，做功为零 B、垂直于接触面，做功不为零、垂直于接触面，做功不为零 C、不垂直于接触面，做功为零、不垂直于接触面，做功为零 D、不垂直于接触面，做功不为零、不垂直于接触面

4、，做功不为零NsB6、功的计算功的计算（1）恒力功恒力功W=F s cos （2）恒功率的功）恒功率的功W= P t（3）变力的功）变力的功动能定理或功能关系动能定理或功能关系等效替代，化变为恒等效替代，化变为恒平均力法或图像法平均力法或图像法CD 变式训练、变式训练、A、B 两物体质量分别为两物体质量分别为m 和和2m，A 置于光滑水平面上，置于光滑水平面上， B置于粗糙水平面上，用相同水平力分别推置于粗糙水平面上，用相同水平力分别推A 和和B，使它们前进相同位，使它们前进相同位移移s，下面说法正确的是，下面说法正确的是 （ ）A、两次推力做功一样多、两次推力做功一样多 B、第二次推力做功多

5、一些、第二次推力做功多一些C、两次推力做功的功率一样大、两次推力做功的功率一样大 D、第一次推力做功的功率小一些、第一次推力做功的功率小一些A 小结：力对物体做的功只与力的大小、位移的大小、力和位移夹角小结：力对物体做的功只与力的大小、位移的大小、力和位移夹角三者有关。三者有关。BackA例例3、一质量为、一质量为m的小球，用长为的小球，用长为L的轻绳悬挂于的轻绳悬挂于O点。小球在水平拉点。小球在水平拉力力F作用下，从平衡位置作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到点很缓慢地移动到Q点，如图，则力点，如图，则力F所做所做的功为（的功为（ ） A.mgLcos B.mgL(1-cos) C.FLco

6、s D.FLB 变式训练、变式训练、运动员用运动员用100的力把一质量为的力把一质量为2kg 的足球以的足球以5m/s 的速度踢的速度踢出出20m远，运动员对足球所做的功是远，运动员对足球所做的功是J，足球向前运动过，足球向前运动过程所受阻力为程所受阻力为 N。 251.25Back例例4、如图所示，力、如图所示，力F恒定不变，通过光滑且不计质量的滑轮和细绳使恒定不变，通过光滑且不计质量的滑轮和细绳使物体在水平面上移动了物体在水平面上移动了S。图中。图中1、2和和h都是已知的，求细绳对物体所都是已知的，求细绳对物体所做的功。做的功。 例例5、大小不变的拉力、大小不变的拉力F 作用于半径为作用于

7、半径为R 的圆盘上，则在圆盘转动一的圆盘上，则在圆盘转动一周的过程中，周的过程中，F 作功为作功为 。2R F 小结：对大小不变的变力，可设法转变为恒力作功来求解。小结：对大小不变的变力，可设法转变为恒力作功来求解。Back答案：F(h/sina1-h/sina2)二、功率二、功率1、几种功率、几种功率（1）平均功率）平均功率（2）瞬时功率）瞬时功率（3）额定功率）额定功率P=W/t = F v cos（ v 平均速度）平均速度）P=F v cos（ v 瞬时速度）瞬时速度）机械正常工作时输出的最大功率机械正常工作时输出的最大功率2、机车起动、机车起动机车以恒定功率机车以恒定功率P额额起动的过

8、程起动的过程起动时有：起动时有：F f vFP = Fva = (F-f )/ma（变加速直线运动）（变加速直线运动） F f a = 0Fmin= f vm=P额额/f 以后保持以后保持vm匀速运动匀速运动机车以恒定加速度机车以恒定加速度a 起动的过程起动的过程起动时有：起动时有：F f va = (F-f )/mP = FvF 恒定恒定PP额额F f v1= P额额/ F 接上接上匀加速直线运动匀加速直线运动例6P P额额两种情形速度时间图象的比较两种情形速度时间图象的比较vt0vt0vmvmt1v1P=PmaxF、a没变没变v1=at1 例例6Back答案：（1）50w （2）100w

9、例例7、质量为、质量为m 的汽车在平直的公路上行驶，发动机的输出功率的汽车在平直的公路上行驶，发动机的输出功率P 和所受的阻力和所受的阻力f 都恒定不变，在时间都恒定不变，在时间t 内，汽车的速度从内，汽车的速度从v0 增加到最大增加到最大值值vm，汽车前进的距离为，汽车前进的距离为s，则在这段时间内发动机做的功为（，则在这段时间内发动机做的功为（ ） A、f sB、（、（v0 + vm）f t2 C、f vm t D、m（vm2 - v02）2 + f sCD 例例8、一辆汽车质量为、一辆汽车质量为m，从静止开始起动，沿水平面前进了，从静止开始起动，沿水平面前进了s 后，后，就达到了最大行驶

10、速度就达到了最大行驶速度vm，设汽车的牵引力功率保持不变，所受阻力为，设汽车的牵引力功率保持不变，所受阻力为车重的车重的k 倍。求：倍。求： （1）汽车的牵引力功率；）汽车的牵引力功率； （2）汽车从静止到开始匀速运动所需的时间。）汽车从静止到开始匀速运动所需的时间。 小结小结：（：（1）运用动能定理要注意格式；（）运用动能定理要注意格式；（2）汽车作加速度减小的）汽车作加速度减小的加速运动加速运动非非匀加速运动。匀加速运动。 提示提示：（1）P=f vm=kmgvm （2）由动能定理，）由动能定理，Pt fs = mvm2/2 0例例9答案：（1）4000N (2)48KW(3)5S(4)2

11、00000J 三、机械能、动能、重力势能（与参考平面选取有关）重力做功只与初末位置的高度有关，与路径无关。、弹性势能221mvEkmghEp 四、功能关系 、动能定理：力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。 表达式:W=EK(如果物体受到几个力的共同作用,动能定理中的W即为合力做的功)21222121mvmvW合21ppGEEW 、重力的功与重力势能变化的关系应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤 （1）确定研究对象和研究过程。确定研究对象和研究过程。动能定理的研究对象只能是单个物体，如果是系统，那么系统内的物体间不能有相对运动。 （2）对研究对象进行受力分析。对

12、研究对象进行受力分析。（研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析，含重力）。 （3）写出该过程中合外力做的功，或分别写出各写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功（注意功的正负）。个力做的功（注意功的正负）。如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功。 （4）写出物体的初、末动能。写出物体的初、末动能。 （5）按照动能定理列式求解。按照动能定理列式求解。例例10 如图所示，斜面倾角为如图所示，斜面倾角为，长为，长为L，AB段光滑，段光滑，BC段粗糙，且段粗糙，且BC=2 AB。质量为。质量为m的木块从斜面顶端无初速下滑，到达的木块从斜面顶端无初速下滑，到达C端端

13、时速度刚好减小到零。求物体和斜面时速度刚好减小到零。求物体和斜面BC段段间的动摩擦因数间的动摩擦因数。 CBA解答过程解答过程tan23032cossinLmgmgL木块在AB段与CD段滑动时受力情况如图FNGABFNGFfBC考虑木块在斜面上的整个下滑过程,根据动能定理W合=Ek22sinsincos0333LLLmgmgmg根据动能定理列式求解根据动能定理列式求解确定研究过程确定研究过程受力分析受力分析确定研究确定研究对象对象例11.在平直公路上,汽车由静止开始作匀加速运动，当速度达到某一值时，立即关闭发动机后滑行至停止，其v-t图像如图所示.汽车牵引力为F，运动过程中所受的摩擦阻力恒为f

14、，全过程中牵引力所做的功为W1，克服摩擦阻力所做的功为W2，则下列关系中正确的是(). (A)F:f=1:3 (B)F:f=4:1 (C)W1:W2=1:1 (D)W1:W2=1:3BC基础过关 在在只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变势能可以互相转化，而总的机械能保持不变. .这这就是就是kpEE 2211pkpkEEEE、条件：只有重力或系统内弹力做功、表达式 用机械能守恒定律解题的一般步骤用机械能守恒定律解题的一般步骤 1选取研究对象选取研究对象系统或物体系统或物体 2根据研究对象所经历的物理过程进行根据研究对

15、象所经历的物理过程进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒受力、做功分析，判断机械能是否守恒 3恰当地选取参考平面，确定研究对象在恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初末状态时的机械能过程的初末状态时的机械能 4根据机械能守恒定律列方程，进行求根据机械能守恒定律列方程，进行求解解子弹与木块构成的系统子弹与木块构成的系统做匀速圆周运动的小球做匀速圆周运动的小球光滑固定凹槽上运动的小球光滑固定凹槽上运动的小球F1F2光滑水平面上两物块和弹簧构成光滑水平面上两物块和弹簧构成的系统，受到大小相等的两作用力的系统，受到大小相等的两作用力拉动过程中拉动过程中判断下列情况中机械能是否守恒如图所示，质量m=

16、2kg的物体，从光滑斜面的顶端A点以v0=5 m / s的初速度滑下，在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度h=5米，求弹簧的弹力对物体所做的功。v虽然弹簧的弹力是变力，由于斜面光滑，只有重力或弹力只有重力或弹力做功，物体做功，物体机械能守恒，v取B所在水平面为零参考面，弹簧原长处D 点为弹性势能的零参考点，研究对象研究对象判断是否满足机械能守恒条件判断是否满足机械能守恒条件受力及做功受力及做功分析分析恰当选参考平面确定初恰当选参考平面确定初状态和末状态的机械能状态和末状态的机械能建方程建方程则状态A：EA= mgh+mv02/2状态B：EB=Ep+0由机械能守

17、恒定律得：EA=EBW弹=0Ep=（mgh+mv02/2）=125（J）。Ep= mgh+mv02/2弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能增加，且弹力做的功的数值与弹性势能的增加量相等。六、能量守恒定律能量守恒定律能量既不会消灭，也不会创生，能量既不会消灭，也不会创生， 它它只会从一种形式转化为其他形式或只会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到另一个物体，者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变总量保持不变.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ ）A. A. 不同形式能量的转化是通过做功来实现的不同形式能量的转化是通过做功来

18、实现的B. B. 做功的过程总是伴随着能量的变化做功的过程总是伴随着能量的变化C. C. 某种形式的能量增加某种形式的能量增加10J10J，一定有其他形式，一定有其他形式的能量减少的能量减少10J10JD. D. 某个物体的能量减少某个物体的能量减少10J10J，一定有其他物体，一定有其他物体的能量增加的能量增加10J10JA B C D功功能能关系关系（与路径无关）（与路径无关）一般与路径有关P=WtP=Fv (Fv 同向)机车两种方式启动机车两种方式启动EK=212mv212PEkxkPEEEE内一般与滑动摩擦滑动摩擦力力做功有关合力做功合力做功重力做功重力做功弹力做功弹力做功重力、弹力之

19、外的力做功重力、弹力之外的力做功滑动摩擦力做功滑动摩擦力做功动能变化动能变化重力势能变化重力势能变化弹性势能变化弹性势能变化机械能变化机械能变化内能变化内能变化=mghW重=W合cosF L合12.WWcos ()WFL恒力pE =mgh（参考面）W摩实验复习实验复习验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律研究在自由落体运动中：研究在自由落体运动中：kpEE？OABCDhv方案方案1：从起点开始计算：从起点开始计算21? 2mvmgh方案方案2：从一般位置开始计算：从一般位置开始计算h2v1v2221? 1122mvmvmgh-测量这些物理量，需要哪些器材？测量这些物理量，需要哪些器材？重物、打点

20、计时器、重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁纸带、交流电源、铁架台、夹子、毫米刻架台、夹子、毫米刻度尺度尺1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？的好？为什么？ 我们要求重物作自由落体运动，而我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重力对实验的影响，应采用密度较大的重物。物。实验注意事项实验注意事项2、安装打点计时器时，应注意什么问题？、安装打点计时器时，应注意什么问题？ 计时器平面与纸带限位孔调整在竖计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架

21、台上，并直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。将计时器伸出桌外。3、这样做的目的是什么、这样做的目的是什么? 减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算计算 4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？怎样？先通电源，再释放纸带先通电源，再释放纸带5、释放纸带时应注意什么问题？、释放纸带时应注意什么问题？ 释放重物前，重物应靠近打点计时释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较

22、多的点。拉稳纸带的器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。上端，确保重物由静止释放。按如下实验步骤进行实验按如下实验步骤进行实验1.按照课本所示装置安装打点计时器按照课本所示装置安装打点计时器2.将纸带穿过计时器，下端与重物相连将纸带穿过计时器，下端与重物相连3.接通电源，待计时器工作稳定后释放接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带纸带4.及时切断电源，取下纸带，标上纸带及时切断电源，取下纸带，标上纸带号号5.更换纸带，重复以上步骤更换纸带，重复以上步骤6.整理器材，使器材复位整理器材，使器材复位21mgh2mv验证验证： 计时器打下的第一个点作为起始计时器打下的第一个点作为

23、起始点，适当大距离后选一个点作终点点，适当大距离后选一个点作终点vh注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰，且注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰，且是放手时打下的第一个点。是放手时打下的第一个点。 因重物下落中要克服阻力因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定做功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量稍小于重力势能减少量第第7 7章章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律探探究功与物体速度变化的究功与物体速度变化的关系关系实验目的：通过实验探究橡皮筋对小实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系车做功与小车速度的关系实验器材：橡皮筋、小车、木板、打实验器材：橡皮筋、小车

24、、木板、打点计时器、铁钉等点计时器、铁钉等橡皮筋橡皮筋小车小车打点计时器打点计时器纸带纸带木板木板铁钉铁钉小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？筋对小车做功？橡皮筋对小车橡皮筋对小车拉力做的功能拉力做的功能否直接测量？否直接测量？橡皮筋的弹力是变力，橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长量的关系且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克定律也不严格遵守胡克定律 ，不容易计算。，不容易计算。? ? ? ?C B A橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸直到恢复原长直到恢复原长的过程中的过程中怎样设计实怎样设计实验才能解决验才能解决这一问题这一问题? ?第一次用第一次用一

25、条一条橡皮筋拉小车橡皮筋拉小车第二次用第二次用两条两条完全相同的橡完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸小车，且使每条橡皮筋的伸长都长都和第一次的伸长量一样和第一次的伸长量一样做功做功W做功做功2W依次类推，并联依次类推，并联三条三条、四条四条橡皮筋，且拉伸橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为的长度都一样，做的功为3W、4W小车在木板上做什么性质的运动？小车在木板上做什么性质的运动？先加速后匀速再减速先加速后匀速再减速我们要取的速度是哪个阶段的速度？我们要取的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？这个速度该如何测量？橡皮筋恢复原长时的速度。利用

26、打点计时器橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值近似计算该点的瞬时速度间的比值近似计算该点的瞬时速度如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。如何抵消摩擦力。橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？把木板的把木板的一端垫高一端垫高，使重力，使重力沿斜面向沿斜面向下的力与下的力与摩擦力平摩擦力平衡衡F阻阻FGF阻阻FN还有摩擦还有摩擦力做功力做功FF2F14 4、在上述实验中打出的、在上述实验中打出的5 5 条纸带中，分别找出小车条纸带中，分别找出小车开始开始近似做匀速运动的点近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时，并分别测出匀速运动时的速度的速