1、一、势能1势能由相互作用的物体的相对位置和它们之间的相互作用力的性质决定的能量叫做势能根据物体之间的相互作用力的性质的不同，可以分为引力势能、弹性势能、分子势能、电势能、核势能等在力学中遇到的势能有两种：重力势能和弹性势能2重力势能(1)重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与始末位置的竖直高度差有关，当重力为mg的物体从A点运动到B点，无论走过怎样的路径，只要A、B两点间竖直高度差为h，重力mg所做的功均为WGmgh.(2)重力势能：物体由于被举高而具有的能叫重力势能其表达式为：Epmgh，其中h为物体所在处相对于所选取的零势面的竖直高度，而零势面的选取可以是任意的，一般是取地面为重力势能的
2、零势面由于零势面的选取可以是任意的，所以一个物体在某一状态下所具有的重力势能的值将随零势面的选取而不同，但物体经历的某一过程中重力势能的变化却与零势面的选取无关(3)重力做功与重力势能变化间的关系：重力做的功总等于重力势能的减少量，即a重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功EpWGb克服重力做功时，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功EpWG二、机械能守恒定律1机械能：动能和势能的总和称机械能而势能中除了重力势能外还有弹性势能2机械能守恒定律：只有重力和弹力做功时，动能和重力势能、弹性势能间相互转换，但机械能的总量保持不变，这就是机械能守恒定律3机械能守恒定律的
3、适用条件：(1)对单个物体，只有重力或弹力做功(2)对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能(如没有内能产生)，则系统的机械能守恒(3)定律既适用于一个物体(实为一个物体与地球组成的系统)，又适用于几个物体组成的物体系，但前提必须满足机械能守恒的条件一、机械能守恒条件例1、下列运动物体，机械能守恒的有()A物体沿斜面匀速下滑B物体沿竖直平面内的圆形轨道做匀速圆周运动C跳伞运动员在空中匀速下落D沿光滑曲面自由下滑的木块D解析：物体沿斜面匀速下滑动能不变，重力势能减小，机械能减小，A错；物体在竖直平面内做匀速圆周运动动能
4、不变，重力势能变化，B错，跳伞运动员在空中匀速下落有阻力做负功，机械能减小，C错；沿光滑曲面自由下滑的木块只有重力做功，机械能守恒，D对点评：判断机械能是否守恒可从两方面考虑，看是否只有重力或弹簧弹力做功，或动能和势能之和是否不变变式训练1、(2010安徽卷)伽利略曾设计如图531所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时，其末速度的大小()A只与斜面的倾角有关B只与斜面的长度有
5、关C只与下滑的高度有关D只与物体的质量有关图531解析：伽利略的理想斜面和摆球实验，斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”起自己的起始高度，实质是动能与势能的转化过程中，总能量不变物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时，高度越高，初始的势能越大转化后的末动能也就越大，速度越大选项C正确D例2、(2009广东理基)游乐场中的一种滑梯如图532所示小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则()A下滑过程中支持力对小朋友做功B下滑过程中小朋友的重力势能增加C整个运动过程中小朋友的机械能守恒D在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功图532D解析：在滑动的过程中，人
6、受三个力重力做正功，重力势能减少，B错；支持力不做功，摩擦力做负功，所以机械能不守恒，ABC皆错，D正确变式训练2、(2010福建卷)如图533(甲)所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图533(乙)所示，则()At1时刻小球动能最大Bt2时刻小球动能最大Ct2t3这段时间内，小球的动能先增加后减少Dt2t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析：小球在接触弹簧之
7、前做自由落体碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为0，即重力等于弹簧弹力时速度达到最大值，而后往下做加速度不断增大的减速运动，与弹簧接触的整个下降过程，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能上升过程恰好与下降过程互逆由乙图可知t1时刻开始接触弹簧；t2时刻弹力最大，小球处在最低点，动能最小；t3时刻小球往上运动恰好要离开弹簧；t2t3这段时间内，小球先加速后减速，动能先增加后减小，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能二、机械能守恒定律与牛顿定律的综合应用例3、如图534所示，某货场将质量为m1100kg的货物(可视为质点)从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定
8、于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物从轨道顶端无初速滑下，轨道半径R1.8m.地面上紧靠轨道排放两个完全相同的木板A、B，长度均为l2m，质量均为m2100kg，木板上表面与轨道末端相切货物与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数20.2.(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g10m/s2)图534(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力；(2)若货物滑上木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求1应满足的条件；(3)若10.5，求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间变式训练3、如图535所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R.一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度).求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围图535
Copyright@ 2020-2024 m.ketangku.com网站版权所有