20xx粵教版高中物理必修2第四章第四節(jié)機(jī)械能守恒定律-展示頁
2024-12-21 13:30本頁面
【正文】 被拉起，隨后，又落下，這樣反復(fù)多次直到橡皮繩的彈性消失為止，這就是蹦極的全過程． 從能量轉(zhuǎn)化的角度上看， 人從最高點(diǎn)下落到繩恰好伸直的過程： 轉(zhuǎn)化為 ．從繩恰好伸直到繩的彈力 F＝ mg 的過程： 轉(zhuǎn)化為 和 ．從繩的彈力 F＝ mg到最低點(diǎn)的過程中： 和 轉(zhuǎn)化為 ．整個(gè)過程可看成 與 間的相互轉(zhuǎn)化． 答案： 重力勢(shì)能，動(dòng)能， 重力勢(shì)能 ， 動(dòng)能， 彈性勢(shì)能 ， 重力勢(shì)能 ， 動(dòng)能 ， 彈性勢(shì)能 ，重力 勢(shì)能 ， 彈性勢(shì) 能 重點(diǎn)歸納 對(duì) 動(dòng)能與勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化 的理解 由動(dòng)能定理可知，所有外力做功都會(huì)改變動(dòng)能，即動(dòng)能的改變等于合外力的功。彈性勢(shì)能的改變僅由彈簧彈力做功決定，與其他任何外力做功均無關(guān)。 [例 1]將質(zhì)量為 m的物體以初速度 smv 100 ?豎直上拋，忽略空氣阻力， g取 2/10 sm ,則： （ 1）物體上升的最大高度是多少？ （ 2）上升過程中，何處重力勢(shì)能與動(dòng)能相等 ？ 解析：物體在豎直上拋過程中，只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒。 （ 2）設(shè)物體在 h高處，物體的重力勢(shì)能與動(dòng)能相等，即 KEmgh? ,又由機(jī)械能守恒定律得 2021 mvEm gh K ??，聯(lián)立兩式可得 mmgvh 220 ???? 答案：見解析。跳躍者站在 40 米以上（相當(dāng)于 10 層樓高）高度的橋梁、塔頂、高樓、吊車甚至熱氣球上，把一端固定的一根長(zhǎng)長(zhǎng)的橡皮條綁在足關(guān)節(jié)處，然后兩臂伸開，雙腿并攏，頭朝下跳下去。 設(shè)計(jì)者在考慮安全問題時(shí)的依據(jù)是跳躍者往下跳時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能再轉(zhuǎn)化為橡皮條的彈性勢(shì)能。 答 案： 不變，機(jī)械能，機(jī)械能守恒 重點(diǎn)歸納 對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解 圖 442 1. 機(jī)械能是否守恒的判斷 （ 1） 從能量特點(diǎn)看：只有系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量之間 (如內(nèi)能 )轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒．如果物體間發(fā)生相互碰撞或相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又有相互間的摩擦作用時(shí)有內(nèi)能的增加，機(jī)械能一般不守恒． （ 2） 從機(jī)械能的定義看：若動(dòng)能與勢(shì)能之和不變化，則機(jī)械能守恒．如果一個(gè)物體沿斜面勻速 (或減速 )滑下，動(dòng)能不變 (或減小 )，勢(shì)能減小，則機(jī)械能減??；一個(gè)物體沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒，沿豎直方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能不守恒． （ 3） 從 做功特點(diǎn)看：只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒．具體表現(xiàn)在： (或系統(tǒng)內(nèi)的彈力 )作用．如：所有做拋體運(yùn)動(dòng)的物體 (不計(jì)阻力 )． ，但只有重力 (或系統(tǒng)內(nèi)的彈力 )做功．如圖 4－ 4－ 3 甲所示． ，但是做功代數(shù)和為零．如圖 4－ 4－ 2 乙所示， A、 B 間及 B 與地面之間均光滑， A 自 B的上端自由下滑時(shí)， B沿地面滑動(dòng)， A、 B之間的彈力做功，對(duì) A 或 B 機(jī)械能均不守恒，但對(duì) A、 B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒． 2. 機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)式 (1)Ek1＋ Ep1＝ Ek2＋ Ep2，即初狀 態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和等于末狀態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和，選用該表達(dá)式時(shí)，應(yīng)恰當(dāng)選取參考平面． (2)ΔEk＝－ ΔEp或 ΔEp＝－ ΔEk，即動(dòng)能 (或勢(shì)能 )的增加量等于勢(shì)能 (或動(dòng)能 )的減少量． (3)ΔEA＝－ ΔEB，即 A 物體機(jī)械能的增加量等于 B 物體機(jī)械能的減少量． 3. 機(jī)械能守恒定律和動(dòng)能定理的比較 機(jī)械能守恒定律 動(dòng)能定理 應(yīng)用范圍 只有重力和彈力做功時(shí) 無條件限制 物理意義 其他力 (重力、彈力以外 )所做的功是機(jī)械能變化的量度 合外力對(duì)物體做的功是動(dòng)能變化的量 度 關(guān)注角度 守恒的條件和始末狀態(tài)機(jī)械能的形式 及 大小 動(dòng)能的變化及改變動(dòng)能方式 (合外力做功情況 ) 說明 等號(hào)右邊表示動(dòng)能增加量時(shí)，左邊表示勢(shì)能的減少量， “mgh”表示重力勢(shì)能(或重力勢(shì)能的變化 ) 等號(hào)左邊是合外力的功，右邊是動(dòng)能的增量， “mgh”表示重力 做 的功 [例 2]（單選）不計(jì)彈性勢(shì)能， 物體在下列運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能一定守恒的是 （ ） A． 自由落體運(yùn)動(dòng) B．豎直方向上做勻變速運(yùn)動(dòng) C． 豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) D． 在水平面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 解析 ： 不計(jì)彈性勢(shì)能 時(shí)，機(jī)械能守恒的條件是：“只有重力做功，只存在重力勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化”。 答案： A。 、鏈條、液體、長(zhǎng)桿等這類研究對(duì)象，不能當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)處理時(shí)，正確確定其重心位置是解決此類問題的關(guān)鍵，一般情況下，先分段考慮系統(tǒng)各部分的重力勢(shì)能后再求和，而參考平面的選取，以系統(tǒng)初、末狀態(tài)的重力勢(shì)能便于表達(dá)為宜。整根鏈條總的機(jī)械能守恒，可用機(jī)械能守恒定 律求解。二是靈活選取各部分的重心，該題最開始時(shí)的勢(shì)能應(yīng)取兩部分（桌面上和桌面下）勢(shì)能總和，整根鏈條的總重心便不好確定，最后剛好滑出桌面時(shí)的勢(shì)能就沒有必要再分，可對(duì)整根鏈條求出重力勢(shì)能 。自由落體運(yùn)動(dòng)滿足此條件，故機(jī)械能守恒；在豎直方向上做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，并不一定只受重力作用，可能有重力以外的力作用并做功，所以機(jī)械能
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