（高中物理）高一物理机械能守恒定律人教实验.doc

高一物理机械能守恒定律人教实验版【本讲教育信息】一.教学内容：机械能守恒定律知识要点：机械能守恒定律的应用进一步解决机械能守恒定律问题。［重点、难点解析］一、在只有重力对物体做功的情形下它的重力势能和动能相互转化时其机械能守恒的表达式常用以下形式：1、初、末状态的机械能相等即根据这种形式列方程时要先明确参考平面再确定初、末状态的动能和势能。2、重力势能的变化量与动能的变化量相等即3、系统内一局部物体机械能的减少等于另一局部物体机械能的增加。即二、机械能守恒定律的推论。1、根据机械能守恒定律当重力以外的力不做功物体〔或系统〕的机械能守恒。显然当重力以外的力做功不为零时物体〔或系统〕的机械能要发生改变。重力以外的力做正功物体〔或系统〕的机械能增加重力以外的力做负功物体〔或系统〕的机械能减少且重力以外的力做多少功物体〔或系统〕的机械能就改变多少即重力以外的力做功的过程就是机械能与其他形式的能相互转化的过程。在这一过程中重力以外的力做的功是机械能改变的量度。即。2、对功能关系的再认识。做功的过程是能量转化的过程功是能量转化的量度。在本章中功和能的关系有三种具体形式：〔1〕动能定理反映了合外力做的功和动能改变的关系即合外力做功的过程是物体的动能和其他形式的能相互转化的过程。合外力所做的功是物体动能变化的量度即。〔2〕重力做功的过程是重力势能和其他形式的能量相互转化的过程重力做的功量度了重力势能的变化即。〔3〕重力以外的力做功的过程是机械能和其他形式的能量相互转化的过程重力以外的力做的功量度了机械能的变化即。3、机械能守恒定律与动能定理机械能守恒定律和动能定理是本章两个重点内容也是力学中的两个根本规律在物理学中占有重要的地位两者有区别也有相同之处。〔1〕相同点：都是从功和能量角度来研究物体动力学问题的。〔2〕不同点：①解题范围不同动能定理相对范围要大些。②研究对象及研究角度不同：动能定理一般都是研究单个物体在研究过程中外力做功与动能变化而机械能守恒定律只要满足成立条件那么只需找出初、末态机械能即可。【典型例题】例1.以下物体中机械能守恒的是〔〕A.做平抛运动的物体B.被匀速吊起的集装箱C.光滑曲面上自由运动的物体D.物体以的加速度竖直向上做匀减速运动解析物体做平抛运动或沿光滑曲面自由运动时不受摩擦阻力在曲面上弹力不做功都只有重力做功机械能守恒。所以A、C项正确。匀速吊起的集装箱绳的拉力对它做功不满足机械能守恒的条件机械能不守恒。物体以的加速度向上做匀减速运动时由牛顿第二定律有那么物体受到竖直向上的大小为的外力作用该力对物体做了正功机械能不守恒。说明物体的运动形式可能有多种判断机械能是否守恒关键看是否只有重力做功。例2.质量为m的物体从静止开始以2g的加速度竖直向下加速运动距离h那么A.物体的重力势能减少B.物体的动能增加C.物体的机械能增加D.物体的机械能保持不变解析根据牛顿第二定律可知物体从静止以2g的加速度竖直向下加速运动时物体所受的合外力为2mg除重力以外其他力的合力大小为mg方向竖直向下在物体下落h的过程中重力以外的其他力对物体做的功为所以物体的机械能增加C选项正确。由物体下落h的过程中合外力对物体所做的功为所以物体的动能增加B选项正确。物体下落h重力做功为所以物体的重力势能减少选项A正确。答案A、B、C例3.如下列图物体A、B通过光滑的轻滑轮相连B物体放在光滑的水平桌面上B物体的质量是A物体的质量的一半先按住B使整个装置静止放手时A离地面的高度为H。问：当A离地面的高度h为多少时它的动能和它的势能相等?解析以系统A、B、地球为研究对象A、B间通过绳相互作用。绳的拉力对A、B做功的代数和为零A、B之间无摩擦力做功系统只有重力做功。因而机械能守恒选地面为参考面。设桌子离地的高度为HoB的质量为M由机械能守恒定律。由题意：②由以上两式可解得例4.一条长为L的均匀链条放在光滑水平桌面上链条的一半垂直于桌边如下列图。现由静止开始使链条自由滑落当它全部脱离桌面时的速度为多大?解析设链条总质量为m由于链条均匀因此对链条所研究局部可认为其重心在它的几何中心选取桌面为零势能面那么初、末状态的机械能分别为：初态：末态：据机械能守恒定律有：解得说明〔1〕此题当然也可以选水平桌面上方L／4、L／2处或L处为零势能面这虽不影响计算结果但实际计算过程都将较为复杂有兴趣的同学可自己试一试。〔2〕质点组的机械能守恒问题的解题技巧对于质点组问题一般要注意零势能面的选取技巧和各质点间的速度关系确实定。从理论上讲零势能面的选取并不影响问题的解决及结果但其选择的适当与否往往决定着解题过程的繁简程度各质点间的速度关系确实定是最终确定各状态机械能的关键而各状态机械能确实定又是正