193-机械能守恒定律的应用.pptVIP

机械能守恒定律的应用 提出问题： 机械能守恒定律的内容及物体机械能守恒的条件各是什么？ 机械能守恒定律的内容 在只有重力做功的情况下，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． 机械能守恒的条件： 物体系内只有重力做功或弹力做功，其它一切力都不做功。 例题讲解1： 如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径OA在水平方向，一个小球从顶端A点由静止开始下滑，已知轨道半径R＝10cm，不计摩擦，求小球刚离开轨道底端B点时的速度大小？ 分析： 以小球（含地球）为研究对象，小球在轨道上作变速圆周运动，受到重力和支持力作用，支持力是一个大小、方向均改变的力，但因其方向始终垂直于小球的运动方向，所以对小球不做功（这是难点），全程只有重力作功，所以该题可用机械能守恒定律求解。 解答： 选取B点所在水平面为零势能面，以小球在A点时为初态，经过B点时为末态，则依据机械能守恒定律可知： ∴小球刚离开轨道底端B点时的速度大小为： 本题说明： 本题重点要突出物体在变力作用下运动，又不涉及加速度和时间问题，在认定满足机械能守恒的前提下，用机械能守恒定律来解方便、快捷，避免了使用牛顿运动定律的困难。 例题讲解2： 如图所示，物体A、B用绳子连接穿过定滑轮，已知mA=2mB, 绳子的质量不计，忽略一切摩擦，此时物体A、B距地面高度均为H，释放A，求当物体A刚到达地面时的速度多大（设物体B到滑轮的距离大于H）？ 分析： 以物体A为研究对象，它受到重力和拉力作用，其中重力做正功，拉力做负功，物体A的机械能不守恒。以物体B为研究对象，它受到重力和拉力作用，其中重力做负功，拉力做正功，物体B的机械能不守恒。 因为对物体A来讲，拉力对它作的功为－FH，对物体B来讲，拉力对它作的功为FH，其代数和为0。也就是说若以物体A、B（含地球）这个大系统为研究对象可得，运动过程中只有两物体的重力做功，没有其他外力做功，这个系统的机械能守恒。 解答： 设地面处的势能为0，以物体出发点为初态，物体A刚落地时为末态，则在运动过程中物体A、B的速度大小始终相等。 依据机械能守恒定律可知： ∴物体A刚到达地面时的速度大小为： 总结：应用机械能守恒定律解题的一般步骤： 1、明确研究对象，是由哪些物林组成的系统； 并正确分析系统内每个物体的受力情况。 2、判明各力做功情况。判断是否符合机械能守的适用条件。 3、该取零势能面，找出系统各物体初，末态的动能和势能。 4、应用机械能守恒定律列出表达式，解题过程中注意统一单位制。 * * 说明： 对于本题所选的大系统来讲，除了物体的重力做功以外，还有绳拉力对系统内的物体做功。但拉力所做的功，只是使得机械能在该系统中进行转移，即拉力对A物体做负功，使A物体的机械能减少，拉力对B物体做正功，使B物体的机械能增加，且减少量和增加量相同（一部分A物体的机械能转移给了B物体）。该系统没有和外界发生能量交换，所以该大系统仍然机械能守恒。今后再处理相关问题时，要注意系统的选择。