机械能守恒定律及应用
机械能守恒定律的应用
机械能守恒定律的应用机械能守恒定律是物理学的一个基本定律，基于质点系的动能和势能守恒。
应用广泛，不仅在物理学和工程学领域中有重要的应用，还可以用于探索自然界的现象，如机械系统的运动以及衍射和透射的现象等。
机械能守恒定律的应用一般可以分为以下几个方面:1. 机械系统的运动学分析机械系统的运动学分析是机械能守恒定律应用的一个重要方面。
在机械系统的运动中，当机械系统中的质点的动能和势能发生变化时，机械能守恒定律可以用来描述机械系统的运动状态。
这是因为机械能守恒定律可以把机械系统的动能和势能统一起来，描述各种机械能的转化过程，从而揭示机械系统的运动规律。
2. 动力学分析机械能守恒定律也可以用于机械系统的动力学分析，即利用力学原理分析机械系统的运动。
在动力学分析中，机械能守恒定律可以用来描述机械系统中的能量转化过程，并且根据保守力的定义，机械能守恒定律可以应用于一些复杂的力学系统中，例如弹性分析和简谐振动分析等。
3. 能量转移分析机械能守恒定律还可以用于描述能量转移过程。
当机械系统中有多个物体或者质点时，一些物体或者质点的机械能的改变会导致其他物体或者质点的机械能发生变化。
应用机械能守恒定律可以描述机械能在不同物体或者质点之间的转移和转化过程，分析物体或者质点之间的互动关系。
4. 实际工程应用机械能守恒定律还可以用于实际的工程设计和应用中。
例如，这个定律可以用于分析蒸汽轮机和燃气轮机等能量转换设备的能量转移过程，和电站发电过程中的能量变化。
机械能守恒定律也可以用于设计机动车辆和飞机等交通工具的发动机动力系统和轮程。
总的来说，机械能守恒定律是理解运动和能量转换的基本定律，它的应用不仅限于物理学和工程学，也可以用于研究自然界的现象，解释物理现象，如弹性分析，电磁波，粒子加速器等，并在生活的各个方面，如交通、工业生产和住房设计等方面得到应用。
什么是机械能守恒举例说明机械能守恒的应用
什么是机械能守恒举例说明机械能守恒的应用知识点：什么是机械能守恒以及机械能守恒的应用一、什么是机械能守恒机械能守恒是指在一个封闭的系统中，不受外力或外力做功可以忽略不计的情况下，系统的机械能（动能和势能的总和）保持不变。
这里的机械能包括动能和势能，其中动能是指物体由于运动而具有的能量，势能是指物体由于位置或状态而具有的能量。
二、机械能守恒的原理机械能守恒的原理可以概括为能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
在封闭的系统中，没有外力做功，系统的总机械能（动能和势能之和）保持恒定。
这意味着，如果一个物体在运动过程中没有外力作用，它的动能和势能之间的相互转化不会改变它们的总和。
三、机械能守恒的应用1.自由落体运动：在真空中，一个物体从高处自由下落，没有空气阻力作用。
在这种情况下，物体的势能逐渐转化为动能，但总机械能（势能加动能）保持不变。
2.抛体运动：在忽略空气阻力的情况下，抛出物体（如抛物线运动），物体的机械能同样保持不变。
在抛体运动中，物体的势能和动能会根据其位置和速度发生变化，但总机械能保持恒定。
3.理想弹性碰撞：在理想弹性碰撞中，两个物体碰撞后，它们的机械能（动能和势能之和）在碰撞前后保持不变。
这意味着碰撞过程中，动能可能从一个物体转移到另一个物体，但总机械能不会改变。
4.滑梯：一个孩子在滑梯上滑下时，势能转化为动能。
在没有外力作用（如摩擦力）的情况下，孩子的总机械能保持不变。
5.摆钟：摆钟的摆动过程中，势能和动能之间的相互转化使摆钟保持恒定的周期运动。
在没有外力作用（如摩擦力和空气阻力）的情况下，摆钟的机械能保持不变。
通过以上知识点的学习，我们可以更好地理解机械能守恒的概念及其在实际中的应用。
在解决相关问题时，要善于运用机械能守恒原理，分析物体在不同状态下的能量转化，从而得出正确答案。
习题及方法：1.习题：一个物体从地面上方以初速度v0竖直下落，不计空气阻力。
求物体落地时的速度大小。
机械能守恒定律解题的基本思路及在多物体系统、链条、绳、杆中的应用(解析版)
机械能守恒定律解题的基本思路及在多物体系统、链条、绳、杆中的应用模型概述1.机械能是否守恒的三种判断方法1)利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功(或做功代数和为0)，则机械能守恒．2)利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒．3)利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，则机械能守恒．4)对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒.2.系统机械能守恒的三种表示方式1)守恒角度：系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等，即E1=E2说明：选好重力势能的参考平面，且初、末状态必须用同一参考平面计算势能2)转化角度：系统减少(或增加)的重力势能等于系统增加(或减少)的动能，即ΔE k=-ΔE p说明：分清重力势能的增加量或减少量，可不选参考平面而直接计算初、末状态的势能差3)转移角度：系统内A部分物体机械能增加量等于B部分物体机械能减少量，即ΔE A增=ΔE B减说明：常用于解决两个或多个物体组成的系统的机械能守恒问题说明：①解题时究竟选取哪一种表达形式，应根据题意灵活选取;需注意的是:选用1)式时，必须规定零势能参考面，而选用2)式和3)式时，可以不规定零势能参考面，但必须分清能量的减少量和增加量.②单个物体应用机械能守恒定律时选用守恒观点或转化观点进行列式3.机械能守恒定律解题的基本思路1)选取研究对象；2)进行受力分析，明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒；3)选取参考平面，确定初、末状态的机械能或确定动能和势能的改变量；4)根据机械能守恒定律列出方程；5)解方程求出结果，并对结果进行必要的讨论和说明．4.多物体系统的机械能守恒问题1)对多个物体组成的系统，要注意判断物体运动过程中系统的机械能是否守恒．一般情况为：不计空气阻力和一切摩擦，系统的机械能守恒．2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系．3)列机械能守恒方程时，先确定系统中哪些能量增加、哪些能量减少，一般选用ΔE k=-ΔE p或ΔE A= -ΔE B的形式解决问题．4)几种典型问题①速率相等情景注意分析各个物体在竖直方向的高度变化．②角速度相等情景Ⅰ、杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒．Ⅱ、由v=ωr知，v与r成正比．③某一方向分速度相等情景(关联速度情景)两物体速度的关联实质：沿绳(或沿杆)方向的分速度大小相等．典题攻破1.机械能守恒定律解题的基本思路例1.(2024·四川巴中·一模)滑板是运动员脚踩滑动的器材，在不同地形、地面及特定设施上，完成各种复杂的滑行、跳跃、旋转、翻腾等高难动作的极限运动，2020年12月7日，国际奥委会同意将滑板列为2024年巴黎奥运会正式比赛项目。
机械能守恒定律
机械能守恒定律机械能守恒是物理学中的一个基本定律，它描述了在没有外力做功和没有能量损失的封闭系统中，机械能守恒的原理和应用。
本文将介绍机械能守恒定律的基本概念、公式和应用。
一、机械能守恒定律的概念机械能守恒定律是指在一个封闭系统中，如果只有重力做功或者没有外力做功的情况下，系统的机械能保持不变。
机械能是由物体的动能和势能组成的，动能是由物体的运动速度决定的，而势能则与物体的位置和形状有关。
在一个封闭系统中，无论是动能还是势能，它们的总和都会保持不变。
二、机械能守恒定律的公式机械能守恒定律可以用以下公式表示：K1 + U1 = K2 + U2其中，K1和K2分别表示系统在两个不同时刻的动能，U1和U2则表示系统在两个不同时刻的势能。
根据这个公式，我们可以计算出系统在不同时刻的机械能，从而验证机械能守恒定律是否成立。
三、机械能守恒定律的应用机械能守恒定律在实际应用中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 弹簧振子弹簧振子是机械能守恒定律的一个典型应用。
当一个质点通过弹簧与支架相连，并在弹簧的作用下来回振动时，由于没有外力做功和能量损失，系统的机械能将保持不变。
2. 坡道滑块当一个块从斜坡上滑下时，由于没有外力做功，只有重力做功，系统的机械能守恒。
初始时，滑块具有一定高度的势能，随着滑块下滑，势能转化为动能，滑块的速度逐渐增加。
3. 自由落体自由落体是机械能守恒定律的典型应用之一。
在忽略空气阻力的情况下，自由落体物体只受到重力做功，而没有其他外力做功，因此系统的机械能保持不变。
4. 弹性碰撞在弹性碰撞中，系统的动能会发生变化，但总的机械能仍然保持不变。
一部分动能会转化为变形能，而另一部分则会转化为其他物体的动能，通过计算机械能的损失，可以判断碰撞是否为弹性碰撞。
总结：机械能守恒定律是物理学中一个重要的定律，它描述了在没有外力做功和能量损失的封闭系统中，机械能的总和保持不变。
我们可以通过公式和应用来验证机械能守恒定律的正确性。
机械能守恒定律的运用
机械能守恒定律的运用一、机械能守恒定律简介机械能守恒定律是力学中的重要定律之一，它描述了一个封闭系统中，只有重力做功和物体势能的变化可以改变物体的机械能，而机械能的总量在没有外力做功的情况下保持不变。
根据机械能守恒定律，我们可以通过计算物体的机械能来分析物体的运动。
二、机械能守恒定律的适用范围机械能守恒定律适用于不受空气阻力和其他非保守力的影响的封闭系统。
在这种情况下，物体的机械能可以通过机械能的转化来保持不变。
机械能包括物体的动能和势能两部分，其中动能与物体的质量和速度有关，势能则与物体的位置和形状有关。
三、机械能守恒定律的数学表达式根据机械能守恒定律，我们可以得到以下数学表达式：总机械能 = 动能 + 势能总机械能 = 常数这意味着在没有外力做功的情况下，物体的总机械能保持不变。
四、机械能守恒定律的运用举例1. 自由落体运动自由落体是指在重力作用下，物体在没有空气阻力的情况下垂直地向下运动。
根据机械能守恒定律，我们可以分析自由落体运动。
在自由落体过程中，物体只受到重力做功，而没有其他外力做功。
因此，物体的机械能保持不变。
起初，物体处于较高位置，只有势能，没有动能。
随着物体下落，势能减少，而动能增加。
当物体到达地面时，势能减少到零，动能达到最大值。
可以利用机械能守恒定律的数学表达式来计算物体在不同位置的势能和动能。
2. 弹簧振动弹簧振动是指当给定物体与一个或多个弹簧连接时，物体在弹簧的作用下来回运动。
在没有外力作用的情况下，根据机械能守恒定律，物体的总机械能保持不变。
在弹簧振动过程中，物体的机械能转化为势能和动能之间的相互转换。
当物体离开平衡位置时，弹簧产生弹性力，将物体拉回平衡位置，使得物体的动能减小，势能增加。
当物体通过平衡位置时，动能最大，势能最小。
可以利用机械能守恒定律的数学表达式来分析弹簧振动过程中势能和动能的变化。
五、结论机械能守恒定律是力学中的重要定律之一，它描述了一个封闭系统中，只有重力做功和物体势能的变化可以改变物体的机械能，而机械能的总量在没有外力做功的情况下保持不变。
机械能守恒定律及其应用教案
机械能守恒定律及其应用教案第一章：机械能守恒定律的引入1.1 教学目标让学生了解机械能的概念引导学生理解机械能守恒定律的定义使学生能够运用机械能守恒定律进行简单问题的计算1.2 教学内容机械能的定义及表示方法机械能守恒定律的表述机械能守恒定律的证明1.3 教学方法通过实例引入机械能的概念，引导学生思考机械能的变化通过实验演示机械能守恒的现象，让学生直观地理解机械能守恒定律利用数学方法证明机械能守恒定律，加深学生对定律的理解第二章：机械能守恒定律的应用2.1 教学目标使学生能够运用机械能守恒定律解决实际问题培养学生运用物理学知识解决工程问题的能力2.2 教学内容机械能守恒定律在简单运动中的应用机械能守恒定律在复杂运动中的应用2.3 教学方法通过实例分析，让学生学会运用机械能守恒定律解决实际问题利用计算机软件或物理实验设备，模拟复杂运动情况，帮助学生理解和应用机械能守恒定律第三章：机械能守恒定律在力学问题中的应用3.1 教学目标让学生掌握机械能守恒定律在力学问题中的应用方法培养学生解决力学问题的能力3.2 教学内容机械能守恒定律在直线运动中的应用机械能守恒定律在曲线运动中的应用3.3 教学方法通过典型例题，引导学生学会运用机械能守恒定律解决力学问题利用物理实验设备，进行力学实验，帮助学生理解和应用机械能守恒定律第四章：机械能守恒定律在工程问题中的应用4.1 教学目标使学生能够运用机械能守恒定律解决工程问题培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力4.2 教学内容机械能守恒定律在机械设计中的应用机械能守恒定律在能源转换中的应用4.3 教学方法通过实际案例，让学生学会运用机械能守恒定律解决工程问题利用计算机软件，进行模拟计算，帮助学生理解和应用机械能守恒定律第五章：机械能守恒定律的综合应用5.1 教学目标让学生能够综合运用机械能守恒定律解决复杂问题培养学生解决实际问题的能力5.2 教学内容机械能守恒定律在不同情境下的综合应用5.3 教学方法通过综合案例，让学生学会综合运用机械能守恒定律解决实际问题利用计算机软件或物理实验设备，进行模拟实验，帮助学生理解和应用机械能守恒定律第六章：非保守力与机械能守恒6.1 教学目标让学生理解非保守力的概念引导学生掌握非保守力作用下机械能守恒的条件使学生能够分析并解决非保守力作用下的机械能守恒问题6.2 教学内容非保守力的定义与特点非保守力作用下机械能守恒的条件非保守力作用下的机械能守恒问题分析与计算6.3 教学方法通过实例讲解非保守力的概念及其对机械能守恒的影响利用数学方法分析非保守力作用下的机械能守恒条件通过实际问题引导学生运用机械能守恒定律解决非保守力作用下的物体运动问题第七章：机械能守恒定律在碰撞问题中的应用7.1 教学目标让学生掌握机械能守恒定律在碰撞问题中的应用培养学生分析并解决碰撞问题的能力7.2 教学内容碰撞问题的基本概念与分类机械能守恒定律在弹性碰撞中的应用机械能守恒定律在非弹性碰撞中的应用7.3 教学方法通过实例分析碰撞问题，引导学生理解并应用机械能守恒定律利用物理实验设备进行碰撞实验，帮助学生直观地理解碰撞现象结合数学方法与计算机软件，模拟碰撞过程，加深学生对机械能守恒定律在碰撞问题中的应用第八章：机械能守恒定律在地球物理学中的应用8.1 教学目标使学生了解机械能守恒定律在地球物理学中的应用培养学生运用物理学知识解决地球物理学问题的能力8.2 教学内容地球物理学中机械能守恒定律的应用实例机械能守恒定律在地球内部运动中的应用机械能守恒定律在地表运动中的应用8.3 教学方法通过地球物理学实例，让学生了解机械能守恒定律在地球物理学中的应用利用计算机软件与物理实验设备，模拟地球内部与地表运动，帮助学生理解并应用机械能守恒定律第九章：机械能守恒定律在现代科技中的应用9.1 教学目标让学生了解机械能守恒定律在现代科技领域的应用培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力9.2 教学内容机械能守恒定律在航空航天领域的应用机械能守恒定律在新能源开发中的应用机械能守恒定律在其他现代科技领域的应用9.3 教学方法通过实例介绍机械能守恒定律在航空航天等领域的应用，引导学生了解并应用机械能守恒定律解决实际问题利用计算机软件与物理实验设备，模拟相关科技领域的运动过程，帮助学生理解并应用机械能守恒定律第十章：机械能守恒定律的综合练习与拓展10.1 教学目标让学生能够综合运用机械能守恒定律解决复杂问题培养学生解决实际问题的能力10.2 教学内容机械能守恒定律在不同情境下的综合应用练习机械能守恒定律在实际工程问题中的应用拓展10.3 教学方法通过综合练习题，让学生学会综合运用机械能守恒定律解决实际问题利用计算机软件或物理实验设备，进行模拟实验与计算，帮助学生理解和应用机械能守恒定律重点解析本文主要介绍了机械能守恒定律及其应用，分为十个章节。
机械能守恒定律
机械能守恒定律机械能守恒定律是力学中的一个基本原理，它描述了在没有外力做功和没有摩擦损失的情况下，系统的机械能保持不变。
机械能包括了物体的动能和势能，它们之间可以相互转化但总和保持恒定。
一、机械能的定义机械能是指物体的动能和势能的总和，即：E = K + U其中，E表示机械能，K表示动能，U表示势能。
动能是物体由于运动而具有的能量，由物体的质量和速度决定；势能则是物体由于位置而具有的能量，它与物体的质量、位置和外力有关。
二、机械能守恒定律的表达形式机械能守恒定律可以通过以下公式表示：E₁ = E₂即在某一过程中，物体的机械能在始末状态保持不变。
这意味着在没有外界做功和能量损失的情况下，物体的机械能始终保持恒定。
三、机械能守恒定律的应用机械能守恒定律可以应用于各种力学问题的求解中，例如弹簧振子、自由落体等。
下面以一个滑块运动的例子来说明机械能守恒定律的应用。
假设有一个质量为m的滑块，沿着光滑的水平面上有一个长度为l的弹簧。
当滑块位于弹簧的伸长端时，弹簧势能为0，机械能仅由滑块的动能组成；当滑块位于弹簧的压缩端时，机械能由滑块的动能和弹簧的势能组成。
根据机械能守恒定律，可以得到以下关系：(1/2)mv₁² = (1/2)kx²其中，v₁表示滑块在伸长端的速度，k表示弹簧的弹性系数，x表示滑块相对平衡位置的位移。
通过这个关系式，我们可以求解出滑块在不同位置的速度和位移。
四、机械能守恒定律的局限性尽管机械能守恒定律在许多力学问题中都适用，但在实际问题中，往往存在着一些能量损失，如摩擦阻力等。
这些能量损失将导致系统的机械能不再保持恒定。
因此，在考虑具体的实际情况时，我们需要考虑这些能量损失，并将其纳入计算中。
五、总结机械能守恒定律是力学中的一个重要原理，它描述了在没有外力做功和没有能量损失的情况下，系统的机械能保持不变。
通过机械能守恒定律，我们可以解决许多力学问题，并得到物体在不同位置和状态下的速度和位移等信息。
机械能守恒定律及应用
机械能守恒定律及应用机械能守恒定律是自然界中一条重要的物理规律，它描述了一个封闭系统中机械能总量不会发生变化的现象。
机械能的守恒定律在很多场合中都有着广泛的应用，尤其在动力学中，它是最常用的方法之一。
机械能守恒定律的概念可以简单地理解为，机械能不会从一个系统中消失，也不会在其中出现。
机械能由两部分组成，一部分是动能，即物体由于它的运动而拥有的能量；另一部分是势能，即一个物体在重力场中的位置所具有的能量。
在一个封闭的系统中，机械能的总量是不会改变的，只会发生转化。
例如，当一个物体从高处自由落体时，它的势能被转化为动能，最终被摩擦力转化为热能或声能。
机械能守恒定律在物理学中有着广泛的应用。
例如，在机械振动中，机械能守恒定律可以用于描述振动过程中能量的转化。
在单摆运动中，当单摆摆动时，机械能随着摆的运动而不断变化，但总体上保持不变，这就是机械能守恒定律的应用之一。
另一个例子是弹簧振子中的机械能守恒定律。
当弹簧振子在弹性势能和动能之间振动时，机械能总量保持恒定。
这使得我们可以通过测量弹簧振子的振幅和周期来计算它的动能和势能量。
这对于研究弹簧振子的运动规律非常重要。
机械能守恒定律还可以用于解释物体在斜面上滚动时的运动规律。
当物体在斜面上滚动时，它的动能和势能会随着位置和速度的变化而不断转化，但机械能的总和始终保持不变。
这使得我们可以通过测量物体的动能和势能来计算它的运动轨迹和速度。
除了在物理学中的应用，机械能守恒定律还有着其他的应用领域。
在工程领域，机械能守恒定律被广泛应用于机器的设计和优化，例如机器的动力学建模和运动控制等方面。
在能源领域，机械能守恒定律可以用于研究发电机和发动机的工作原理，从而提高能源利用率和效率。
在运动医学方面，机械能守恒定律可以用于研究人体运动的能量消耗和运动效率等问题。
总之，机械能守恒定律作为自然界中的一条基本规律，在物理学、工程学、医学和能源等领域中都有着广泛的应用。
理解和应用机械能守恒定律对于科学研究和技术发展都是至关重要的。
机械能守恒定律的应用
机械能守恒定律的应用机械能守恒定律是物理学中的一项基本定律，它阐述了在一个封闭系统中，机械能总量始终保持不变。
机械能包括动能和势能两部分，当一个物体的动能增加时，相应的它的势能就会减少，反之亦然。
机械能守恒定律可以用于许多实际问题的求解，下面将介绍一些具体的应用。
一、杠杆原理杠杆原理是物理学的基本原理之一，它是建立在机械能守恒定律的基础之上的。
在一个用杠杆举起质量为m1的物体时，施加在杠杆另一端的力为F，杠杆的长度为L，质量为m2。
假设杠杆的转轴与m2重合，杠杆能举起质量为m1的物体的条件是：F × L = m1 × g × d其中，d为m1的下降距离，g为重力加速度。
由机械能守恒定律可知：m1gh = (m1+m2)gd + T其中gh为杠杆所受的重力势能，gd为下降的高度，T为杠杆所受的拉力。
可推算如下：T = m1g - F = m1g - m1g×(d/L)= m1g(1 - d/L)因此，当T>0时，杠杆可以举起质量为m1的物体。
二、圆周运动圆周运动也是机械能守恒定律的一个应用。
在一个固定于竖直平面中心轴上的物体绕着这个轴做圆周运动时，它的动能和势能都会随着时间的变化而不断变化。
但是，由于这个系统是没有外力和摩擦力的，因此机械能守恒定律成立。
在编号为1和2的时刻，物体的动能和势能分别为：1: E1 = K1 + U1 = (1/2)mv1² + mgh12: E2 = K2 + U2 = (1/2)mv2² + mgh2根据机械能守恒定律，E1 = E2，因此(1/2)mv1² + mgh1 = (1/2)mv2² + mgh2如果我们假设物体的速度是均匀的，那么我们可以得到：v2 = v1 × (h2/h1)^(1/2)这个公式可以用来计算相同轨道上不同高度物体的速度。
三、工程问题机械工程中有许多涉及机械能守恒定律的问题。
高中课件 机械能守恒定律及其应用
【解析】选B、C。对小球从释放到经过最低点的运动,
由机械能守恒定律得mgL= 1 mv2,解得v= 2gL ,角速度
2
ω= v 2gL ,则知A球的角速度小于B球的角速度,故A
LL
错误;小球经过最低点时由牛顿第二定律得FT-mg=
m
v
2
,
L
解得FT=3mg,可知悬线对两球的拉力相等,故B正确;向
考点1 机械能守恒的判断 【核心要素精讲】 1.机械能守恒的条件: 只有重力或弹力做功,可以从以下四个方面进行理解: (1)物体只受重力或弹力作用。 (2)存在其他力作用,但其他力不做功,只有重力或弹力 做功。
(3)其他力做功,但做功的代数和为零。 (4)存在相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的 相互转化,无其他形式能量的转化。 2.机械能守恒的判断方法: (1)利用机械能的定义判断(直接判断):分析动能和势 能的和是否变化。
【感悟提高】 (1)特点:本题属于机械能守恒的判断。 (2)方法:解答本题应用了做功法和能量转化法,判断 A、B选项应用了_能__量__转__化__法,判断C、D选项应用了 _做__功__法。
(3)拓展:本题中小球B与弹簧组成的系统机械能_守__恒__ (选填“守恒”或“不守恒”);B球运动到最低点的过 程弹簧的弹力对小球做_负__功__(选填“正功”或“负 功”),弹簧的弹性势能_增__加__(选填“增加”或“减 少”)。
A.物体的重力势能减少,动能增加,机械能减小 B.斜面的机械能不变 C.斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功 D.物体和斜面组成的系统机械能守恒
【解析】选A、D。在物体沿斜面下滑的过程中,物体对 斜面的压力对斜面做正功,斜面对物体的支持力对物体 做负功,所以物体的机械能减小,斜面的机械能增加,A 正确,B、C错误;物体和斜面组成的系统只有动能和势 能之间的转化,没有其他形式能参与转化,系统机械能 守恒,D正确。
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第3讲机械能守恒定律与应用
【知识梳理】
一、机械能
1．由物体间的相互作用和物体间的相对位置决定的能叫做势能．如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等．
〔1〕物体由于受到重力作用而具有重力势能，表达式为 E P=mgh．式中h是物体到零重力势能面的高度．
〔2〕重力势能是物体与地球系统共有的．只有在零势能参考面确定之后，物体的重力势能才有确定的值，假设物体在零势能参考面上方高 h处其重力势能为 E P=一mgh，假设物体在零势能参考面下方低h处其重力势能为 E P=一mgh，“一〞不表示方向，表示比零势能参考面的势能小，显然零势能参考面选择的不同，同一物体在同一位置的重力势能的多少也就不同，所以重力势能是相对的．通常在不明确指出的情况下，都是以地面为零势面的．但应特别注意的是，当物体的位置改变时，其重力势能的变化量与零势面如何选取无关．在实际问题中我们更会关心的是重力势能的变化量．
〔3〕弹性势能，发生弹性形变的物体而具有的势能．高中阶段不要求具体利用公式计算弹性势能，但往往要根据功能关系利用其他形式能量的变化来求得弹性势能的变化或某位置的弹性势能．
2．重力做功与重力势能的关系：重力做功等于重力势能的减少量W G=ΔE P减=E P初一E P末，克制重力做功等于重力势能的增加量W克=ΔE P增=E P末—E P初
特别应注意：重力做功只能使重力势能与动能相互转化，不能引起物体机械能的变化．
3、动能和势能〔重力势能与弹性势能〕统称为机械能．
二、机械能守恒定律
1、内容：在只有重力〔和弹簧的弹力〕做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变．
2.机械能守恒的条件
〔1)对某一物体，假设只有重力〔或弹簧弹力〕做功，其他力不做功〔或其他力做功的代数和为零〕，那么该物体机械能守恒．
(2〕对某一系统，物体间只有动能和重力势能与弹性势能的相互转化，系统和外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变为其他形式的能，那么系统机械能守恒．
3．表达形式：E K1＋E pl=E k2＋E P2
〔1〕我们解题时往往选择的是与题目所述条件或所求结果相关的某两个状态或某几个状态建立方程式．此表达式中E P是相对的．建立方程时必须选择适宜的零势能参考面．且每一状态的E P都应是对同一参考面而言的．
〔2〕其他表达方式，ΔE P=一ΔE K，系统重力势能的增量等于系统动能的减少量．
〔3〕ΔE a=一ΔE b，将系统分为a、b两局部，a局部机械能的增量等于另一局部b的机械能的减少量，
三、判断机械能是否守恒
首先应特别提醒注意的是，机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面上的木块内的过程中，合外力的功与合外力都是零，但系统在克制内部阻力做功，将局部机械能转化为内能，因而机械能的总量在减少．
〔1)用做功来判断：分析物体或物体受力情况〔包括内力和外力〕，明确各力做功的情况，假设对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，那么机械能守恒；
(2〕用能量转化来判定：假设物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，那么物体系机械能守恒．
〔3〕对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等除非题目的特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能不守恒
【针对训练】
1.如下图,质量为m的小球,从离桌面H高处由静止下落,桌面离地高度为h.假设以桌面为
参考平面,那么小球落地时的重力势能与整个过程中重力势能的变化分别是〔〕
A.mgh减少mg(H-h)
B.mgh增加mg(H+h)
C.-mgh增加mg(H-h)
D.-mgh减少mg(H+h)
2.如下图,细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m,且M>m,不计摩擦,系统由静
止开始运动过程中
〔〕
A.M、m各自的机械能分别守恒
B.M减少的机械能等于m增加的机械能
C.M减少的重力势能等于m增加的重力势能
D.M和m组成的系统机械能守恒
【典型例题】
例1.如下图，一根长为L的细绳，固定在O点，绳另一端系一条质量为m的小球．起初将小球拉至水平于A点．求〔1〕小球从A点由静止释放后到达最低点C 时的速度．〔2〕小球摆到最低点时细绳的拉力。
例2．如下图,一固定的楔形木块,其斜面的倾角 =30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A、B连接,A的质量为4m,B的质量为m,开始时将B按在地面上不动,然后放开手,让A沿斜面下滑而B 上升.物块A与斜面间无摩擦.设当A沿斜面下滑距离l后,细绳突然断了,求物块B上升的最大距离H.
【巩固训练】
1.以下几种情况,系统的机械能守恒的是〔〕
A.图(a)中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动
B.图(b)中运动员在蹦床上越跳越高
C.图(c)中小车上放一木块,小车的左侧有弹簧与墙壁相连.小车在左右振动时,木块相
对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)
D.图(c)中如果小车振动时,木块相对小车有滑动
2.半径为R的圆桶固定在小车上,有一光滑小球静止在圆桶的最低点,如下图.小车以速度
v向右匀速运动.当小车遇到障碍物突然停止,小球在圆桶中上升的高度可能为
〔〕
A.等于
g22
v
B.大于
g22
v
C.小于
g22
v
D.等于2R
3．如图，长为L的细绳一端拴一质量为m的小球，另一端固定在O点，在O点的正下方某处P点有一钉子，把线拉成水平，由静止释放小球，使线碰到钉子后恰能在竖直面内做圆周运动，求P点的位置。