第七章8机械能守恒定律.docx

上传人:p** 文档编号:367131 上传时间:2023-08-06 格式:DOCX 页数:6 大小:105.15KB
下载 相关 举报
第七章8机械能守恒定律.docx_第1页
第1页 / 共6页
第七章8机械能守恒定律.docx_第2页
第2页 / 共6页
第七章8机械能守恒定律.docx_第3页
第3页 / 共6页
第七章8机械能守恒定律.docx_第4页
第4页 / 共6页
第七章8机械能守恒定律.docx_第5页
第5页 / 共6页
第七章8机械能守恒定律.docx_第6页
第6页 / 共6页
亲,该文档总共6页,全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述

《第七章8机械能守恒定律.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第七章8机械能守恒定律.docx(6页珍藏版)》请在第壹文秘上搜索。

1、第七章8机械能守恒定律如图7.8-1,一个用细线悬挂的小球从A点开始摆动。记住它向右能够达到的最大高度。然后用一把直尺在P点挡住悬线,看看这种情况下小球所能达到的最大高度。图7.8-1小球能摆多高?如果从能量的角度分析这个现象,你认为实验说明了什么?动能与势能的相互转化物体自由下落或沿光滑斜面滑下时,重力对物体做正功,物体的重力势能减少。减少的重力势能到哪里去了?我们发现,在这些过程中,物体的速度增加了,表示物体的动能增加了。这说明,物体原来的重力势能转化成了动能。原来具有一定速度的物体,由于惯性在空中竖直上升或沿光滑斜面上升,这时重力做负功,物体的速度减小,表示物休的动能减少了。但由于物体的

2、高度增加,它的重力势能增加了。这说明,物体原来具有的动能转化成了重力势能。不仅重力势能可以与动能相互转化,弹性势能也可以与动能相互转化。被压缩的弹簧具有弹性势能,当弹簧恢复原来形状时,就把跟它接触的物体弹出去。这一过程中,弹力做正功,弹簧的弹性势能减少,而物体得到一定的速度,动能增加。射箭时弓的弹性势能减少,箭的动能增加,也是这样一种过程。图7.8-2小孩松手后橡皮条收缩,弹力对模型飞机做功,弹性势能减少,飞机的动能增加.动能转化为重力势能或弹性势能时,重力或弹力做负功。你能举出这样的例子吗?从上面的讨论可以看到,重力势能、弹性势能与动能之间具有密切的联系,我们把它们统称为机械能(mechan

3、icalenergy)。通过重力或弹力做功,机械能可以从种形式转化成另一种形式。机械能守恒定律动能与势能的相互转化是否存在某种定量的关系?这里以动能与重力势能的相互转化为例,讨论这个问题。我们讨论物体只受重力的情况,如自由落体运动或各种抛体运动;或者虽受其他力,但其他力并不做功,如物体沿图7.8-3所示光滑曲面滑下的情形。一句话,在我们所研究的情形里,只有重力做功。图7.8-3物体沿光滑曲面滑下在图7.8-3中,物体在某一时刻处在位置A,这时它的动能是Eu,重力势能是Epi,总机械能是B=Eld经过一段时间后,物体运动到另一位置B,这时它的动能是反2,重力势能是弓2,总机械能是反=反2+瓦2。

4、以卬表示这一过程中重力做的功。从动能定理知道,重力对物体做的功等于物体动能的增加,即W=Ek2-Ekl另一方面,从重力的功与重力势能的关系知道,重力对物体做的功等于重力势能的减少(见本章第4节“重力势能”),即W=EPl-EP2从以上两式可得Ek2Ekl=Epl-Ep2移项后,有Ek2+Ep2=Ekl+Epi即Et=E可见,在只有重力做功的物体系统内,动能与重力势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。同样可以证明,在只有弹力做功的物体系统内,动能和弹性势能可以互相转化,总的机械能也保持不变。我们的结论是:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变C这叫做机械

5、能守恒定律(IaWofconservationofmechanicalenergy)。它是力学中的条重要定律,是普遍的能量守恒定律的种特殊情况。图7.8-4滑雪者沿斜面下滑时,忽略阻力,阻力不做功;雪面的支持力与运动方向垂直,也不做功;只有重力做功。例题把一个小球用细线悬挂起来,就成为一个摆(图7.8-5),摆长为/,最大偏角为仇如果阻力可以忽略,小球运动到最低位置时的速度是多大?O图7.8-5已知小球摆动的最大偏角,计算它的最大速度。【分析】在阻力可以忽略的情况下,小球摆动过程中受重力和细线的拉力。细线的拉力与小球的运动方向垂直,不做功,所以这个过程中只有重力做功,机械能守恒。小球在最高点只

6、有重力势能,没有动能,计算小球在最高点和最低点重力势能的差值,根据机械能守恒定律就能得出它在最低点的动能,从而算出它在最低点的速度。【解】把最低点的重力势能定为0,以小球在最高点的状态作为初状态。在最高点的重力势能是EPl=Mg(/-/cos6),而动能为0,即Ekl=0。小球在最高点与最低点的高度差为I-IcqsO,这个关系可以由几何关系得出。以小球在最低点的状态作为末状态,势能Ep2=0,而动能可以表示为Ek2=Tmv2。运动过程中只有重力做功,所以机械能守恒,即Ek2+Ep2=Ekl+Epi把各个状态下动能、势能的表达式代入,得3mv2=mgCl-IcosO)由此解出V=N2gI(1co

7、s。)从得到的表达式可以看出,初状态的0角越大,cos。越小,(1cos。)就越大,y也就越大。也就是说,最初把小球拉得越高,它到达最下端时的速度也就越大。这与生活经验是一一致的。解决一个问题之后要对结论进行分析。如果与己有的知识或日常经验不致,则要认真考虑,看看是否出现了错误。这就是我们所说的“评估”。从这个例题可以看出,应用机械能守恒定律解决问题,只需考虑运动的初状态和末状态,不必考虑两个状态间过程的细节。如果直接用牛顿定律解决问题,需要分析过程中各种力的作用,而这些力又往往在变化着,因此一些难于用牛顿定律解决的问题,应用机械能守恒定律则易于解决。思考与讨论一个小球在真空中自由下落,另一个

8、同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落。它们都由富度为的地方下落到高度为为2的地方。在这两种情况下,重力做的功相等吗?重力势能的变化相等吗?动能的变化相等吗?重力势能各转化成什么形式的能?问题与练习1 .如图7.8-6,质量为,的小球从光滑曲面上滑下。当到达高度为Zn的位置A时,速度的大小为力,滑到高度为左的位置B时,速度的大小为电。在由高度加滑到高度2的过程中,重力做的功为W。图7.8-6研究小球的能量变化(1)根据动能定理列出方程,描述小球在A、B两点间动能的关系。(2)根据重力做功与重力势能的关系,把以上方程变形,以反映出小球运动过程中机械能是守恒的。2 .神舟号载人飞船在发射至返回

9、的过程中,以下哪些阶段中返回舱的机械能是守恒的?A.飞船升空的阶段。B.飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段。C.返回舱在大气层以外向着地球做无动力飞行的阶段。D.降落伞张开后,返回舱下降的阶段。3.把质量为0.5kg的石块从IOm高处以30。角斜向上方抛出(图7.8-7),初速度是vo=5m/so不计空气阻力。图7.8-7讨论石块落地时的速度(1)石块落地时的速度是多大?请用机械能守恒定律和动能定理分别讨论。(2)石块落地时速度的大小与下列哪些量有关,与哪些量无关?说明理由。A.石块的质量。B.石块初速度的大小。C.石块初速度的仰角。D,石块抛出时的高度。4.有一种地下铁道,车站的路轨建得高些,车辆进站时要上坡,出站时要下坡,如图7.8-8o设坡高为2m,进站车辆到达坡下的A点时,速度为25.2kmh,此时切断电动机的电源,车辆能不能“冲”到坡上?如果能够,到达坡上的速度是多大?图7.8-8有的地下铁道车站的路轨建得比较高

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 高等教育 > 大学课件

copyright@ 2008-2023 1wenmi网站版权所有

经营许可证编号:宁ICP备2022001189号-1

本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。第壹文秘仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知第壹文秘网,我们立即给予删除!