203第三节 机械能守恒定律及其应用.pptxVIP

第三节 机械能守恒定律及其应用主讲人：张明明山东省滕州市中等职业教育中心学校 三峡大坝为什么会有如此巨大的发电量呢？1势能主要内容2机械能守恒定律01势能PART 01一、势能 在建筑工地，经常可以看见打夯机将重锤高高吊起，然后释放，让重锤落下将地基夯得更结实，如右图所示。 被举高的重锤具有对地面做功的本领，因此说它具有某种能量。在物理学中，把地球表面附近的物体由于被举高而具有的能量，称为重力势能。一、势能 【观察与体验】 研究重力势能与物体质量、高度的关系 在将装满细沙的沙箱放在桌子上，表面辅平。用铁架台和夹子在沙箱里竖直安放一根直尺，使其零刻线与沙面平齐。再将小铁桌轻轻放在沙面上，记下小铁桌的高度值，如右图所示。 1．保持砝码质量不变，改变砝码的高度 2．保持砝码高度不变，改变砝码的质量一、势能 【思考与讨论】 与本学习小组的同学讨论，通过比较 s1 和 s2 可以发现，当砝码的质量相同时，初始高度越高，将小铁桌压入沙中的位移越 ，说明砝码对小铁桌做的功越 ，表明砝码开始下落前的重力势能越 ； 通过比较 s1 和 s3 可以发现，当砝码的初始高度相同时，砝码的质量越大，将小铁桌压入沙中的位移越 ，说明砝码对小铁桌做的功越 ，表明砝码开始下落前的重力势能越 。一、势能【思维与方法】 本实验采用的实验方法是 法，每一步骤都采用了 法。一、势能 质量为m的物体从高处由静止开始竖直下落高度h，如下图所示。 由于物体只受重力，因此重力在下落过程中做的功为W ＝ mgh 物理学中，把 mgh 作为物体在高度为 h 处的重力势能，用 Ep 表示，即 Ep ＝ mgh一、势能 物体的高度总是相对于某一水平面来说的，这个水平面称为零势能面。在零势能面上的物体，由于高度为 0，因此重力势能也为 0。 零势能面的选择是任意的，可视研究问题的方便而定。一般情况下，常选地面为零势能面。 处于零势能面以上的物体，重力势能为正值；处于零势能面以下的物体，重力势能为负值。重力势能为负值，表示物体的重力势能比在零势能面的重力势能小。一、势能 卷紧的发条、拉伸或压缩的弹簧、拉开的弓、正在击球的球拍、撑竿跳运动员手中弯曲的跳竿（右图）等，这些物体由于发生了弹性形变，而具有了做功的本领。物理学中，把物体由于弹性形变而具有的能量，称为弹性势能。02机械能守恒定律PART 01二、机械能守恒定律 动能和势能（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能。 在一定的条件下，物体的动能和势能之间可以相互转化。二、机械能守恒定律 【观察与体验】 观察动能与重力势能的相互转化 用细线将小球悬挂起来，把小球拉到一定高度的初始点 A，然后由静止开始释放，小球就会经过最低点 O，摆到另一端的最高点 B，如右图所示。 如果在小球摆到最低点 O 时，将细线在中间的某一点挡住，小球则会以该点为圆心，摆到一个新的最高点 C，如右图所示。二、机械能守恒定律 小球在从 O 点摆向 B 点的过程中，也不考虑空气阻力，则只有 力对小球做功，小球的速度越来越 ，位置越来越 。说明小球的动能越来越 ，重力势能越来越 。小球到达最高点B时，速度变为 ，即可判断出在此过程中，小球的 能又全部转化成了 能。 小球在从 A 摆向 O 点的过程中，不考虑空气阻力，则只有 力对小球做功。小球的速度越来越 ，位置越来越 ，说明小球的动能越来越 ，重力势能越来越 。即可判断出在此过程中，小球的一部分 能转化成了 能。 本实验现象说明，小球在从 A 摆向B 的过程中，机械能总量保持 。 当细线在摆动中被阻挡时，小球到达另一端的最高点 C 与初始点 A 的高度 ，说明在此过程中小球的机械能总量也保持 。二、机械能守恒定律 一个质量为 m 自由下落的物体，从高度为 h1 的 A 点下落到高度为 h2 的 B 点，速度从 v1 增加到 v2，如右图所示。 根据动能定理? 得 ?二、机械能守恒定律 在此过程中，物体的重力势能减少了，而动能增加了，物体的重力势能减少的量等于动能增加的量，即物体的机械能保持不变。 在自由落体运动中，只有重力做功，动能与重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。在各种抛体运动中，如果忽略空气阻力，物体的总机械能也保持不变。二、机械能守恒定律 光滑水平面上，一个小球撞向一个一端固定的弹簧，弹簧被压缩后，又把小球弹开，如右图所示。在此过程中，若只有弹簧的弹力做功，则小球的动能与弹簧的弹性势能发生了相互转化，动能与弹性势能之和保持不变。二、机械能守恒定律 通过大量实验，人们归纳出：在只有重力（或弹力）做功的情况下，物体的动能和重力势能（或弹性势能）发生相互转化，机械能的总量保持不变。这个结论称为机械能守恒定律。 机械能守恒定律是力学中的一个重要规律，也