《机械能守恒精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械能守恒精选文档.ppt（48页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、机械能守恒本讲稿第一页，共四十八页本讲稿第二页，共四十八页动动能能是是状状态态量量，其其表表达达式式中中的的v是是瞬瞬时时速速度度，但但动动能能的的变变化化量量是是过过程量程量问题探究问题探究1物体速度改物体速度改变变了了动动能一定能一定变变化化吗吗？提示提示不一定不一定本讲稿第三页，共四十八页本讲稿第四页，共四十八页问问题题探探究究2用用牛牛顿顿第第二二定定律律解解题题时时，我我们们常常常常采采用用建建立立直直角角坐坐标标系系，把把力力或或加加速速度度分分解解到到x、y轴轴上上，然然后后沿沿x方方向向列列出出F合合xmax，沿沿y方方向向列列出出F合合ymay求求解解的的方方法法那那么么用用
2、动动能能定定理理解解题题时时，能能否否运运用用类类似似的的方方法法，建建立立直直角角坐坐标标系系，把把力力和和速速度度沿沿x轴轴、y轴轴分分解解，然然后后沿沿x方方向向列列出出W合合xEkx，沿，沿y方向列出方向列出W合合yEky求解？求解？本讲稿第五页，共四十八页本讲稿第六页，共四十八页(对应学生用书对应学生用书P84)要点一要点一对动能定理的理解对动能定理的理解1.一一个个物物体体的的动动能能变变化化Ek与与合合外外力力对对物物体体所所做做功功W具具有有等等量量代代换换关系关系(1)若若Ek0，表表示示物物体体的的动动能能增增加加，其其增增加加量量等等于于合合外外力力对对物物体体所做的正功
3、所做的正功(2)若若Ek0，表表示示物物体体的的动动能能减减少少，其其减减少少量量等等于于合合外外力力对对物物体体所做的所做的负负功的功的绝对值绝对值本讲稿第七页，共四十八页(3)若若Ek0，表表示示合合外外力力对对物物体体所所做做的的功功等等于于零零反反之之亦亦然然这这种等量代种等量代换换关系提供了一种关系提供了一种计计算算变变力做功的力做功的简简便方法便方法2动动能定理公式中等号的意能定理公式中等号的意义义等号表明合力做功与物体等号表明合力做功与物体动动能的能的变变化化间间的三个关系：的三个关系：(1)数数量量关关系系：即即合合外外力力所所做做的的功功与与物物体体动动能能的的变变化化具具有
4、有等等量量代代换换关关系系可可以以通通过过计计算算物物体体动动能能的的变变化化，求求合合力力的的功功，进进而而求求得得某某一一力力的的功功(2)单单位相同：国位相同：国际单际单位都是焦耳位都是焦耳(3)因果关系：合外力的功是物体因果关系：合外力的功是物体动动能能变变化的原因化的原因本讲稿第八页，共四十八页3动动能能定定理理中中涉涉及及的的物物理理量量有有F、x、m、v、W、Ek等等，在在处处理理含含有有上上述述物物理理量量的的力力学学问问题题时时，可可以以考考虑虑使使用用动动能能定定理理由由于于只只需需要要从从力力在在整整个个位位移移内内所所做做的的功功和和这这段段位位移移始始末末两两状状态态
5、的的动动能能变变化化去去考考虑虑，无无需需注注意意其其中中运运动动状状态态变变化化的的细细节节，同同时时动动能能和和功功都都是是标标量量，无无方方向向性性，所以无所以无论论是直是直线线运运动还动还是曲是曲线线运运动动，计计算都会特算都会特别别方便方便4动动能能定定理理中中的的位位移移和和速速度度必必须须是是相相对对于于同同一一个个参参考考系系的的，一一般般以地面以地面为为参考系参考系本讲稿第九页，共四十八页一一个个质质量量为为0.3 kg的的弹弹性性小小球球，在在光光滑滑水水平平面面上上以以6 m/s的的速速度度垂垂直直撞撞到到墙墙上上，碰碰撞撞后后小小球球沿沿相相反反方方向向运运动动，反反弹
6、弹后后的的速速度度大大小小与与碰碰撞撞前前相相同同，则则碰碰撞撞前前后后小小球球速速度度变变化化量量的的大大小小v和和碰碰撞撞过过程程中中墙墙对对小小球球做做功功的大小的大小W为为()Av0Bv12 m/sCW1.8 J DW10.8 J本讲稿第十页，共四十八页答案答案B本讲稿第十一页，共四十八页要点二要点二应用动能定理的解题步骤和注意的问题应用动能定理的解题步骤和注意的问题1.基本步骤基本步骤(1)选取研究对象，明确它的运动过程；选取研究对象，明确它的运动过程；(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况；分析研究对象的受力情况和各力的做功情况；(3)明确研究对象在过程的始末状态的动能明确研
7、究对象在过程的始末状态的动能Ek1和和Ek2；(4)列列出出动动能能定定理理的的方方程程W合合Ek2Ek1及及其其他他必必要要的的解解题题方方程程，进进行求解行求解本讲稿第十二页，共四十八页2注意的注意的问题问题(1)动动能能定定理理的的研研究究对对象象是是单单一一物物体体，或或者者是是可可以以看看做做单单一一物物体体的的物体系物体系统统(2)动动能能定定理理是是求求解解物物体体的的位位移移或或速速率率的的简简捷捷公公式式当当题题目目中中涉涉及及到到位位移移时时可可优优先先考考虑虑动动能能定定理理；处处理理曲曲线线运运动动中中的的速速率率问问题题时时也也要要优优先先考考虑动虑动能定理能定理(3
8、)若若过过程程包包含含了了几几个个运运动动性性质质不不同同的的分分过过程程，既既可可分分段段考考虑虑，也也可可整整个个过过程程考考虑虑但但求求功功时时，有有些些力力不不是是全全过过程程都都作作用用的的，必必须须根根据据不不同的情况分同的情况分别对别对待求出待求出总总功功(4)应应用用动动能能定定理理时时，必必须须明明确确各各力力做做功功的的正正、负负.当当一一个个力力做做负负功功时时，可可设设物物体体克克服服该该力力做做功功为为W，将将该该力力做做功功表表达达为为W，也也可可以以直直接接用一字母表示用一字母表示该该力做功，使其字母本身含有力做功，使其字母本身含有负负号号本讲稿第十三页，共四十八
9、页(1)应应用用动动能能定定理理解解题题，关关键键是是对对研研究究对对象象进进行行准准确确的的受受力力分分析析及及运运动动过过程程分分析析，并并画画出出物物体体运运动动过过程程的的草草图图，借借助助草草图图理理解解物物理理过过程程和和各各量量关关系系有有些些力力在在物物体体运运动动全全过过程程中中不不是是始始终终存存在在的的，在在计计算算外外力力做做功时更应引起注意功时更应引起注意(2)高高考考对对该该类类问问题题常常综综合合各各种种力力及及平平抛抛、圆圆周周运运动动、牛牛顿顿运运动动定定律等知识，考查学生的理解、推理、分析综合能力律等知识，考查学生的理解、推理、分析综合能力本讲稿第十四页，共
10、四十八页(2011保保定定联联考考)“头头脑脑风风暴暴法法”是是上上个个世世纪纪风风靡靡美美国国的的一一种种培培养养学学生生创创新新思思维维能能力力的的方方法法，某某学学校校的的一一个个“头头脑脑风风暴暴实实验验研研究究小小组组”以以保保护护鸡鸡蛋蛋为为题题，要要求求制制作作一一个个装装置置，让让鸡鸡蛋蛋从从高高处处落落到到地地面面而而不不被被摔摔坏坏；鸡鸡蛋蛋要要不不被被摔摔坏坏，直直接接撞撞击击地地面面的的速速度度最最大大不不能能超超过过1.5 m/s.现现有有一一位位学学生生设设计计了了如如右右图图所所示示的的一一个个装装置置来来保保护护鸡鸡蛋蛋，用用A、B两两块块较较粗粗糙糙的的夹夹板
11、板夹夹住住鸡鸡蛋蛋，鸡鸡蛋蛋夹夹放放的的位位置置离离装装置置下下端端的的距距离离s0.45 m，A、B夹夹板板与与鸡鸡蛋蛋之之间间的的摩摩擦擦力力都都为为鸡鸡蛋蛋重重力力的的5倍倍，现现将将该该装装置置从从距距地地面面某某一一高高度度处处自由下落，装置碰地后速度自由下落，装置碰地后速度为为0，且保持且保持竖竖直不反直不反弹弹，不，不计计装置与装置与地面作用地面作用时间时间(g10 m/s2)求：求：刚刚开始装置的末端离地面的最大开始装置的末端离地面的最大高度高度H.本讲稿第十五页，共四十八页本讲稿第十六页，共四十八页答案答案4.16 m本讲稿第十七页，共四十八页(对应学生用书对应学生用书P85
12、)题型一题型一利用动能定理求变力做功利用动能定理求变力做功用动能定理求解变力做功的注意要点：用动能定理求解变力做功的注意要点：(1)分析物体受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力分析物体受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力(2)找出其中恒力的功及变力的功找出其中恒力的功及变力的功(3)分析物体初末状态，求出动能变化量分析物体初末状态，求出动能变化量(4)运用动能定理求解运用动能定理求解本讲稿第十八页，共四十八页例例1 总总质质量量为为80 kg的的跳跳伞伞运运动动员员从从离离地地500 m的的直直升升机机上上跳跳下下，经经过过2 s拉拉开开绳绳索索开开启启降降落落伞伞.如如下下图图所所示
13、示是是跳跳伞伞过过程程中中的的vt图图象象，试试根根据据图图象求：象求：(g取取10 m/s2)(1)t1 s时时运运动员动员的加速度和所受阻力的大小；的加速度和所受阻力的大小；(2)估算估算14 s内运内运动员动员下落的高度及克服阻力做的功；下落的高度及克服阻力做的功；(3)估算运估算运动员动员从从飞飞机上跳下到着地的机上跳下到着地的总时间总时间本讲稿第十九页，共四十八页思路诱导思路诱导(1)运动员在前运动员在前2 s内做匀加速直线运动，阻力恒定；内做匀加速直线运动，阻力恒定；(2)vt图象与图象与t轴所围的面积表示运动员下落的高度；轴所围的面积表示运动员下落的高度；(3)2 s14 s内阻
14、力是变力内阻力是变力本讲稿第二十页，共四十八页本讲稿第二十一页，共四十八页答案答案(1)8 m/s2160 N(2)158 m1.25105 J(3)71 s运运动动员员在在2 s14 s内内受受到到的的阻阻力力是是变变力力，不不注注意意这这一一点点，易易出出现现克克服阻力做的功服阻力做的功WfFfh2.528104 J的错误结果的错误结果 本讲稿第二十二页，共四十八页本讲稿第二十三页，共四十八页答案答案ABD本讲稿第二十四页，共四十八页题型二题型二动能定理在多过程问题中的运用动能定理在多过程问题中的运用物物体体在在运运动动过过程程中中若若包包含含几几个个不不同同的的过过程程，应应优优先先考考
15、虑虑对对全全过过程程运运用用动动能能定定理理，这这样样比比分分段段运运用用动动能能定定理理求求解解简简单单因因为为运运用用动动能能定定理理解解题题时时无无需需考考虑虑中中间间过过程程的的细细节节，只只需需考考虑虑全全过过程程中中合合外外力力做做功功的的情情况况，以以及及初初、末末状状态态的的动动能能，所所以以对对于于多多过过程程、往往复复运运动动问问题题，对对全全过过程程运运用动能定理比较简便用动能定理比较简便运运用用动动能能定定理理解解题题的的思思路路可可以以概概括括为为八八个个字字：“一一个个过过程程，两两个个状状态态”所所谓谓一一个个过过程程是是指指做做功功过过程程，应应明明确确问问题题
16、涉涉及及的的过过程程中中各各外外力力所所做的总功两个状态是指初、末两个状态的动能做的总功两个状态是指初、末两个状态的动能本讲稿第二十五页，共四十八页本讲稿第二十六页，共四十八页本讲稿第二十七页，共四十八页本讲稿第二十八页，共四十八页本讲稿第二十九页，共四十八页(2011中中山山模模拟拟)如如右右图图所所示示，倾倾角角为为的的斜斜面面上上只只有有AB段段粗粗糙糙，其其余余部部分分都都光光滑滑，AB段段长长为为3L.有有若若干干个个相相同同的的小小方方块块(每每个个小小方方块块视视为为质质点点)沿沿斜斜面面靠靠在在一一起起，但但不不粘粘接接，总总长长为为L.将将它它们们静静止止释释放放，释释放放时
17、时下下端端距距A为为2L.当当下下端端运运动动到到A下下面面距距A为为L/2时时物物块块运运动动的的速速度度达达到到最最大大(1)求物求物块块与粗糙斜面的与粗糙斜面的动动摩擦因数；摩擦因数；(2)求物求物块块停止停止时时的位置；的位置；(3)要要使使所所有有物物块块都都能能通通过过B点点，由由静静止止释释放放时时物物块块下下端端距距A点点至至少少要多要多远远？本讲稿第三十页，共四十八页本讲稿第三十一页，共四十八页答案答案(1)2tan(2)停在停在B端端(3)3L本讲稿第三十二页，共四十八页(对应学生用书对应学生用书P86)易错点易错点1：过程分析不清楚导致错误过程分析不清楚导致错误将将质质量
18、量m2 kg的的一一块块石石头头从从离离地地面面H2 m高高处处由由静静止止开开始始释释放放，落落入入泥泥潭潭并并陷陷入入泥泥中中h5 cm深深处处，不不计计空空气气阻阻力力，求求泥泥对对石石头头的的平平均均阻力阻力(g取取10 m/s2)本讲稿第三十三页，共四十八页易易错错分分析析在在解解答答本本题题时时易易犯犯错错误误具具体体分分析析如如下下：没没有有分分析析清清楚楚石石头头在在整整个个运运动动过过程程中中的的受受力力情情况况，认认为为石石头头下下落落时时仅仅在在空空中中受受到到重重力力作作用用实实际际上上整整个个过过程程分分为为两两个个阶阶段段，第第一一阶阶段段是是空空中中的的自自由由下
19、下落落运运动动，只受重力作用；第二阶段是在泥潭中的运动，受重力和泥的阻力只受重力作用；第二阶段是在泥潭中的运动，受重力和泥的阻力本讲稿第三十四页，共四十八页(2011长长沙沙模模拟拟)如如图图所所示示，轻轻弹弹簧簧左左端端固固定定在在竖竖直直墙墙上上，右右端端点点在在O位位置置质质量量为为m的的物物块块A(可可视视为为质质点点)以以初初速速度度v0从从距距O点点右右方方x0的的P点点处处向向左左运运动动，与与弹弹簧簧接接触触后后压压缩缩弹弹簧簧，将将弹弹簧簧右右端端压压到到O点点位位置置后后，A又又被被弹弹簧簧弹弹回回，A离离开开弹弹簧簧后后，恰恰好好回回到到P点点，物物块块A与与水水平平面面
20、间间的的动动摩擦因数摩擦因数为为.求：求：(1)物物块块A从从P点出点出发发又回到又回到P点的点的过过程，克服摩擦力所做的功程，克服摩擦力所做的功(2)O点和点和O点点间间的距离的距离x1.本讲稿第三十五页，共四十八页本讲稿第三十六页，共四十八页易错点易错点2：未能理解机车牵引力做的功而出错未能理解机车牵引力做的功而出错一一列列火火车车由由机机车车牵牵引引沿沿水水平平轨轨道道行行驶驶，经经过过时时间间t，其其速速度度由由0增增大大到到v.已已知知列列车车总总质质量量为为M，机机车车功功率率P保保持持不不变变，列列车车所所受受阻阻力力Ff为为恒恒力力求这段时间内列车通过的路程求这段时间内列车通过
21、的路程易易错错分分析析机机车车以以恒恒定定功功率率起起动动时时，误误认认为为牵牵引引力力恒恒定定由由PFv知知，在在P一一定定的的情情况况下下，随随着着v的的变变化化，F是是变变化化的的机机车车以以恒恒定定功功率率起起动动时时虽虽然然牵牵引引力力在在变变化化，是是变变力力，但但牵牵引引力力所所做做的的功功可可用用WPt来来计计算算本讲稿第三十七页，共四十八页本讲稿第三十八页，共四十八页一一辆辆汽汽车车的的质质量量是是5103 kg，发发动动机机的的额额定定功功率率为为60 kW，汽汽车车所所受受阻阻力力恒恒为为5000 N，如如果果汽汽车车从从静静止止开开始始以以0.5 m/s2的的加加速速度
22、度做做匀匀加加速速直直线线运运动动，功功率率达达到到最最大大后后又又以以额额定定功功率率运运动动了了一一段段距距离离，最最终终汽汽车车达达到到了了最最大大速速度度在在刚刚达达到到最最大大速速度度时时，汽汽车车运运动动了了125 m，问问在在这这个个过过程程中，汽中，汽车发动车发动机的机的牵牵引力做了多少功？引力做了多少功？本讲稿第三十九页，共四十八页本讲稿第四十页，共四十八页答案答案9.85105 J本讲稿第四十一页，共四十八页(对应学生用书对应学生用书P86)1质质量量为为m的的物物体体在在水水平平力力F的的作作用用下下由由静静止止开开始始在在光光滑滑地地面面上上运运动动，前前进进一一段段距
23、距离离之之后后速速度度大大小小为为v，再再前前进进一一段段距距离离使使物物体体的的速速度度增大为增大为2v，则，则()A第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量B第二过程的动能增量是第一过程的动能增量的第二过程的动能增量是第一过程的动能增量的3倍倍C第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功D第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的2倍倍本讲稿第四十二页，共四十八页答案答案AB本讲稿第四十三页，共四十八页2某某物物体体同同时时受受到到两两个个在在同同一一直直线线
24、上上的的力力F1、F2的的作作用用，由由静静止止开开始始做做直直线线运运动动，力力F1、F2与与位位移移x的的关关系系图图象象如如右右图图所所示示，在在物物体体开开始运始运动动后的前后的前4.0 m内，物体具有最大内，物体具有最大动动能能时对应时对应的位移是的位移是()A2.0 mB1.0 mC3.0 m D4.0 m解析解析合外力为零时，动能最大，由图知合外力为零时，动能最大，由图知2.0 m时速度最大时速度最大答案答案A本讲稿第四十四页，共四十八页3(2011广广州州模模拟拟)如如右右图图所所示示，一一辆辆汽汽车车从从A点点开开始始爬爬坡坡，在在牵牵引引力力不不变变的的条条件件下下行行驶驶
25、45 m的的坡坡路路到到达达B点点时时，司司机机立立即即关关掉掉油油门门，以以后后汽汽车车又又向向前前滑滑行行15 m停停在在C点点，汽汽车车的的质质量量为为5103 kg，行行驶驶中中受受到到的的摩摩擦擦阻阻力力是是车车重重的的0.25倍倍，取取g10 m/s2，求求汽汽车车的的牵牵引引力力做做的的功功和和它它经过经过B点点时时的速率的速率答案答案2.25106 J15 m/s本讲稿第四十五页，共四十八页4(2011石石家家庄庄模模拟拟)质质量量m1 kg的的物物体体，在在水水平平拉拉力力F(拉拉力力方方向向与与物物体体初初速速度度方方向向相相同同)的的作作用用下下，沿沿粗粗糙糙水水平平面面运运动动，经经过过位位移移4 m时时，拉力，拉力F停止作用，运停止作用，运动动到位移是到位移是8 m时时物体停止，运物体停止，运动过动过程中程中Ekx的的图线图线如如图图所示所示(g取取10 m/s2)求：求：(1)物体的初速度多大？物体的初速度多大？(2)物体和水平面物体和水平面间间的的动动摩擦因数摩擦因数为为多大？多大？(3)拉力拉力F的大小的大小本讲稿第四十六页，共四十八页本讲稿第四十七页，共四十八页答案答案(1)2 m/s(2)0.25(3)4.5 N本讲稿第四十八页，共四十八页