大学物理物理学课件机械能守恒定律(精选)

大学物理：2-1 机械能守恒定律

26
例2 求使物体不仅摆脱地球引力作用, 而且脱离太阳引力作用的最小速度。(第三宇宙速度）
解根据机械能守恒定律有
1 2
mv22
G
m ms r0
0
v2
2Gms 42.1103 m s-1 r0
地球公转速度 v1 物体相对于地球速度
Gms 29.7 103 m s-1 r0
v v2 v1 (42.1103 29.7 103 )m s- 1 12.4 103 m s-1
y
A
小mg球和在F滚N 两动个过力程的中作受用到。 h
合力为
F mg FN
O
FN
mg
B
x
根据动能定理有
B A
F
d
r
1 2
mvB2
1 2
mv
2 A
即
B mg d r
A
B A FN
d
r
1 2
mvB2
1 2
mv2A
12
因
FN
始终垂直于
dr
，
所以
B A FN dr 0
(2)功和动能都是与参照系有关的量。但动能定理在不同惯性系中都成立，这是力学相对性原理的必然结果。在一般情况下，如无特别声明，就是指以地面为参照系。
11
例3 小球以初速率vA 沿光滑曲面向下滚动,
如图所示。问当小球滚到距出发点A的垂直距离
为h 的B 处时, 速率为多大 ?
解建立右图的坐标系，
F3 F3n Fn3 Fn
所以 A外 + A非保内 = (EkQ +EpQ ) (EkP + EpP ) 22
系统的动能与势能之和称为系统的机械能，用E表示于是有 A外 + A非保内 = E(Q) E(P)

高校大学物理功和动能定理、势能、机械能守恒定律课件

o
x
描述矢量场基本性质的方程形式
通常：

L
f dl 0
普遍意义：环流为零的力场是保守场，如静电场力的环流也是零，所以静电场也是保守场。
环流不为零的矢量场是非保守场，如磁场。
二、势能
1.定义令
A保 f 保 dl EPa EPb
a
b
即
o
3、万有引力做功的特点
A
Q
p
r dr r | dr | cos rdr
Gm 1m 2 A dr 2 r1 r Gm1m2 Gm1m2 ( ) ( ) r1 r2
r2
Q Gm1m2 F dr r dr 3 p r
y
P r1 r
M dr
F
N'
N
结论同前
o
r dr Q r2
x
共同特征：做功与相对路径无关，只与始末 (相对)位置有关。
一、定义保守力的两种表述
（1）一对力的功与相对移动的路径无关，而只决定于相互作用物体的始末相对位置，这样的一对力称为保守力（如：万有引力、弹力、重力）
例1：质量为 m 的物体从一个半径为R的 1/4 圆弧型表面滑下，到达底部时的速度为v,求A到B过程中摩擦力所做的功？解1：功的定义 m o R 以m为研究对象，建 A 立自然坐标系，受力 n f 分析。 N 列切向受力方程： dv C F ma m dt dv mg B mg cos f ma m dt
AAB
B
视为恒力,直线
r3 r2 r1
A
F3
F2
A F dr

大学物理功能原理和机械能守恒定律PPT课件

A重 (EP0 EPA )
取 EP0 0
(4)、势能是属于系统的
EPA A重
A
o
保守力不是单一的力，它是成对出现的，而势能是系统内一对保守力相互作用而产生的。
例如：重力势能是物体和地球所组成的系统的。
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例题-1
保守力做功问题
一陨石从天外落到地球上，质量
m 5.0 103 kg
2.4.1 保守力的功和势能
y
2.4.1.1 重力做功 g 地面附近为常数
AC dr
假设：质点在 xoy 竖直平面内运动考虑两点
A( x1 , y1 ) B( x2 , y2 )
D
G
E
B
一d质A点沿GA CdrB 路G径运动m，g重j 力做功 o
x
dr dxi dyj
dA mgdy
la
a
lx o
x
x
(2) 链条离开桌面时的速率是多少？
解：研究对象—竖直部分链条
动能定理： AP A f
1 2
m
2
1 2
m
2 0
f
AP
Pdx
lx mgd x
al
0
(l 2 a2 ) mg
2l
mg (l 2 a2 ) mg (l a)2 1 m 2
P
2l
2l 2
2 g ((l 2 a 2 ) (l a)2 )
地球质量kg10kgnm1067papbpapbab242质点系的功能原理质点系的动能定理kakbpapb则有papbkakbpakapbkb其中称为系统的机械能称质点系的功能原理物理意义外力与非保守力对质点系做功之和等于质点系机械能增量机械能是状态量也称状态函数243机械能守恒定律称机械能守恒定律质点系或忽略不计只有pakapbkbpapbkakb动能与势能的相互转换所以也称机械转换与守恒定律转换还包括

大学物理机械能守恒定律

守恒定律的意义不究过程细节而能对系统的状态下结论，这是各个守恒定律的特点和优点 .
3-6功能原理机械能守恒定律
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
讨论如图的系统，物体 A，B 置于光滑的桌面上，
物体 A 和 C, B 和 D 之间摩擦因数均不为零，首先用外力沿水平方向相向推压 A 和 B，使弹簧压缩，后拆除外力，则 A 和 B 弹开过程中，对 A、 B、C、D 组成的系统
s h
代入已知数据有

s ' 500 m
3-6功能原理机械能守恒定律
第三章动量守恒定律和能量守恒定律
例 2 有一轻弹簧, 其一端系在铅直放置的圆环的顶点P, 另一端系一质量为m 的小球, 小球穿过圆环并在圆环上运动(不计摩擦) .开始小球静止于点 A, 弹簧处于自然状态,其长度为圆环半径R; 当小球运动到圆环的底端点B时,小球对圆环没有压力. 求弹簧的劲度系数.
E 2
(RE h)
h
``````
v
解得 v 1
2 Gm RE
E

Gm
E
RE h
3-6功能原理机械能守恒定律
v1 2 Gm RE
E
E
第三章动量守恒定律和能量守恒定律

Gm
E
RE h
h
``````
RE RE h )
v
g
Gm RE
2
v1
gR E ( 2
3-6功能原理机械能守恒定律第三章动量守恒定律和能量守恒定律例题 3 用一弹簧将质量分别为m1和m2的上下两水平木板连接如图所示，下板放在地面上。（1）如以上板在弹簧上的平衡静止位置为重力势能和弹性势能的零点，试写出上板、弹簧以及地球这个系统的总势能。（2）对上板加多大的向下压力 F ，才能因突然撤去它，使上板向上跳而把下板拉起来？

大学物理机械能守恒定律

弹性碰撞
弹性碰撞中，两物体之间的相互作用力是保守力，因此系统机械能守恒。通过分析碰撞前后的速度、动量等物理量，可以求解碰撞过程中的能量转化和损失情况。
03 弹性碰撞中机械能守恒
Байду номын сангаас
完全弹性碰撞过程描述
碰撞前后动能守恒
在完全弹性碰撞中，两个物体碰撞前后的总动能保持不变。
碰撞前后动量守恒
同时，两个物体碰撞前后的总动量也保持不变。
例题3
一质量为 $m$ 的匀质球体，半径为 $R$，绕通过其中心且与球面垂直的轴以角速度 $omega$ 转动。若在球面上挖去一个质量为 $Delta m$ 的小球体，求剩余部分的动能和势能变化。
06 振动系统中机械能守恒
简谐振动过程中能量转化关系
简谐振动中，动能和势能不断相互转化，但总机械能保持不变。
在平衡位置，动能最大，势能最小；在最大位移处，动能最小，
势能最大。
简谐振动的能量与振幅的平方成正比。
受迫振动和共振现象中能量传递特点
受迫振动中，驱动力的频率接近系统固有频率时，振幅显著增大，能量传递效率提高。
共振现象是系统固有频率与外界驱动力频率相等时发生的，此时能量传递效率最高。
在共振现象中，系统的振幅达到最大值，能量在驱动力和系统之间高效传递。
典型例题分析
例题1
一弹簧振子在光滑水平面上做简谐振动，分析其在振动过程中的能量转化关系。
例题2
一单摆受到周期性驱动力作用，分析其在受迫振动过程中的能量传递特点。
例题3
一RLC振荡电路在共振状态下工作，分析电路中的能量转化和传递过程。
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大学物理第4节机械能守恒定律

例如：
EP
1 kx2 2
EP (x)
Fx
d dx
(1 2
kx2 )
kx
EP
0
x
势能曲线能告诉我们什么？
由势能曲线
1.可求出保守力场中各点所受力的大小和方向：
f dEP dx
某点保守力的大小等于势能曲线在该点的斜率的负值。
EP
EP
1 kx2 2
f
f
弹性势能
x
方向指向势能减小的地方。
2.可定性讨论运动情况及平衡的稳定性。
1 M g(L l)2 1 M2 ( 1 MLg) (0 1 Mg l2 )
2L
2
2
2L
g L
L2 l 2
L
l
2
xO x
1. 系统只有保守力做功，则系统的动能和势能相互转化。
• 势能的确定值与零势能位置的选择有关，而势能差值与零势能位置选择无关.
• 保守力的功属于一对力的功，因而，势能和势能之差都与参考系的选取无关。
由势能求保守力
Fx
EP x
,
Fy
E P y
,
Fz
EP z
,
F FX i FY j FZ k
p
p0 f dr Ep0 Ep EP
保守力做功等于该过程势能增量的负值
可选取零势点定义任意点的势能
势能一般定义: (Epc=0 势能零点)
EP EP EPc
pc f dr
p
1.重力势能: EPa mgha （ha 相对于势能零点的位置）
2.弹性力势能：EP
0
(kx)dx
1
kx2
x
2
选择弹簧原长处为零势能位置。

《机械能守恒定律》PPT优秀课件

第八章机械能守恒定律
学习目标
1.了解人们追寻守恒量和建立“能量〞概念的漫长过程. 2.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化. 3.能够推导出机械能守恒定律. 4.会判断一个过程机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
梳理教材夯实根底探究重点提升素养随堂演练逐点落实
√D.丁图中，斜面光滑，物体在斜面上下滑的过程中，物体机械能守恒
解析弄清楚机械能守恒的条件是分析此问题的关键.表解如下：
选项结论
分析
A √ 只有重力和弹力对系统做功，系统机械能守恒物体沿斜面下滑过程中，除重力做功外，其他力
B√ 做功的代数和始终为零，所以物体机械能守恒物体沿斜面匀速下滑的过程中动能不变，重力势
(1)求小球在 B、A 两点的动能之比；答案 5∶1
1234
图10
√C.由B至D的过程中，动能先增大后减小
D.由A至D的过程中重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
图5
解析小球从B至C过程，重力大于弹力，合力向下，小球加速运动，小球从C至D 过程，重力小于弹力，合力向上，小球减速运动，所以动能先增大后减小，在C点动能最大，故A、C正确；由A至B下落过程中小球只受重力，其机械能守恒，从B→D过程，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，故B错误；在D位置小球速度减小到零，小球的动能为零，那么从A→D的过程中，根据机械能守恒知，小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，故D正确.
选项结论分析物体沿斜面下滑过程中除重力做功外其他力做功的代数和始终为零所以物体机械能守恒物体沿斜面匀速下滑的过程中动能不变重力势能减小所以物体机械能不守恒物体沿斜面下滑过程中只有重力对其做功所以物体机械能守恒针对训练12018厦门市高一下学期期末以下物体运动过程满足机械能守恒的是a

《机械能守恒定律》PPT课件(完美版)

《机械能守恒定律》PPT课件
hA
Bh
实验表明斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自己
起始的高度（或与高度相关的某个量）。
后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。
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hA α
β
B h’
1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？ 2、这些过程各有什么特点？
当小球由最高点沿斜面 A 运动到达最低点时，
能量怎样变化？
v0 = 0
势能去了
hA
参考面
哪里？
B
小球到达最低点
势能消失
高度为0
全
部
动能
速度最大
机械能
（参考面）
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【探究一:动能与势能相互转化】
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C-D由动能定理
WF =Ep1- Ep2 =mv22/2- mv12/2
ΔEP减= ΔEK增
Ep1 +mv12/2 =Ep2 +mv22/2
即E1=E2
2、小球的机械能保持不变吗？小球和弹簧这个系统机械能守恒
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机械能守恒定律
1、内容
在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
小球高度降低的同时，速度在增加；高度升高的同时，速度在减小。
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FN A’
G
探究过程展示：
O
A
A’点到O点过程：只有弹力做功由动能定理得：
由弹力做功和弹性势能变化的关系有：
F
得到：
整理得：
即：
结论2：
在只有弹力做功的物体系统中，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.
结论1：
在只有重力做功的物体系统中，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.
在下列说法正确的是 ( 不计空气阻力
)(
ACD)(多选）
A、小球自由落体过程中，小球机械能守恒 B、小球压缩弹簧过程中，小球机械能守恒 C、小球压缩弹簧过程中，小球和弹簧组成系统机械能守恒 D、整个过程中，小球和弹簧组成系统机械能守恒
三、机械能守恒定律
1 . 机械能守恒定律的内容：
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变.
解惑释疑
演示实验：碰鼻子实验
为什么小球好象记着自已的位置不会碰到鼻尖？
小球摆动过程机械能守恒，摆回原来位置时，正好静止，好象记着自已的位置不会碰到鼻尖.
五、应用机械能守恒定律解题步骤
即时训练4：
4、从离地面高20米处以10m/s的初速度水平抛出一个质量为1Kg的铁球，铁球下落过程中在离地5m 高处时的速度是多大？（不考虑空气阻力）
得到：
整理得：
即：
结论1：
在只有重力做功的物体系统中，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.
三、机械能守恒定律
探究2、探究动能和弹性势能转化规律
如图所示，轻弹簧放在光滑水平面上，O为原长位置，将弹簧向左压缩到A’点后释放物体，物体在关于O点对称的A’和A之间往复运动，根据以上情景探究动能和弹性势能转化规律

机械能守恒定律-ppt课件

图7－8－8
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金榜冲关必备
达标对点演练
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答案 BC
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【状元微博】 (1)判断质点运动的过程中机械能是否守恒．若守恒，列守恒方程式． (2)结合圆周运动的运动规律联立求解.
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2. 能量转化判断法若系统内物体间只有动能和重力势能及弹性势能的相互转化，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，则系统的机械能守恒．
3. 定义判断法如物体沿水平方向匀速运动时，动能和势能之和不变，机械能守恒；物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时，动能不变，势能变化，机械能不守恒．
确的是
( )．
图7－8－10
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A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒 B．乙图中，在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，
物体B机械能守恒 C．丙图中，不计任何阻力时，A加速下落，B加速上升过程
中，A、B机械能守恒 D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆周运动时，小球的机械
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答案 4.5 m/s
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应用机械能守恒定律解题的思路
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答案 (1)5 m (2)2.5 m
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机械能守恒定律ppt

展望
发展前景及展望
与能量转化定律的关系
机械能守恒定律是能量转化定律的一个特例，即机械能的损失和转换必须遵循能量转化定律。
与热力学定律的关系
热力学第一定律（能量守恒定律）和热力学第二定律（熵增原理）是研究热现象的两条基本规律，机械能守恒定律与这两条定律有着密切的联系和区别。
与其他物理规律的相互关系
拓展领域
机械能守恒定律的应用领域
04
物体碰撞
在两个物体碰撞的过程中，如果忽略摩擦和空气阻力等外部因素的影响，两个物体的机械能总量保持不变。
弹性力学
在弹性力学中，如果物体没有外部作用力，其内部能量和动能之间会相互转化，机械能总量保持不变。
力学领域
热力学第一定律即能量守恒定律，在封闭系统中，能量不能被创造或消除，只能从一种形式转化为另一种形式，总能量保持不变。
热力学第一定律
热力学第二定律指出，在热力学过程中，能量的转化是有方向性的，机械能可以自发地转化为内能，但内能不能自发地转化为机械能。
热力学第二定律
热学领域
静电场
在静电场中，如果一个带电体处于静止状态，其电势能和动能之间会相互转化，机械能总量保持不变。
电磁场
在电磁场中，如果一个带电体在匀强磁场中运动，其电势能、动能和重力势能之间会相互转化，机械能总量保持不变。
机械能守恒定律的物理内涵
1
机械能守恒定律在物理学中的地位
2
3
机械能守恒定律是物理学中最基本的定律之一，它为研究物体运动规律提供了重要的理论基础。
基础地位
机械能守恒定律在工程、航空、航海等领域都有广泛的应用，为各种机械系统的设计和优化提供了指导。
应用广泛
机械能守恒定律还可以拓展到其他领域，如电磁学、热力学等，为研究这些领域的规律提供了启示和方法。

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因绿色为最佳感受色，可使睫状体放松，图案从里到外大小不等，不断变化图案可不断改变眼睛晶状体的焦距，使调节他们的睫状体放松而保护视力。
远眺图使用说明
1、远眺距离为1米-2.5米(远眺图电脑版比纸质版小，距离相应缩短)，每日眺望5次以上，每次 3—15分钟。
2、要思想集中，认真排除干扰，精神专注，高度标准为使远眺图的中心成为使用者水平视线的中心点。
解得v＝2 m/s。答案 (1)24 J (2)2 m/s
方法总结多物体机械能守恒问题的分析方法 (1)对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒。 (2)列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp或ΔEA＝－ΔEB的形式。 (3)多物体机械能守恒问题的三点注意 ①正确选取研究对象。 ②合理选取物理过程。 ③正确选取机械能守恒定律常用的表达形式列式求解。
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机械能守恒定律
物理观念
核心素养目标知道能量守恒是自然界的重要规律，知道什么是机械能，理解机械能守恒定律的内容及条件。
科学思维
领悟从守恒的角度分析问题的方法，会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，并能运用机械能守恒定律解决有关问题。
认识机械能守恒定律对日常生活的影响，体会守恒思想对物科学态度与责任
[探究归纳] 1.机械能守恒定律的表达形式
理解角度
表达式
物理意义
从不同状态看从转化角度看
从转移角度看
Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E 初状态的机械能等于末状态
末
的机械能
Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝过程中动能的增加量等于势
－ΔEp
能的减少量
系统只有A、B两物体时，A

58 机械能守恒定律

•
一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。20.12.1920.12.1919:4319:43:4519:43:45Dec-20
•
牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2020年12月19日星期六7时43分 45秒Saturday, December 19, 2020
•
相信相信得力量。20.12.192020年12月 19日星期六7时43分45秒20.12.19
•
好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。下午7时43分45秒下午7时43分19:43:4520.12.19
•
每天都是美好的一天，新的一天开启。20.12.1920.12.1919:4319:43:4519:43:45Dec-20
•
务实，奋斗，成就，成功。2020年12月19日星期六7时43分 45秒Saturday, December 19, 2020
一、动能与势能的相互转化
物体动能、重力势能和弹性势能的总和叫做物体的机械能. 1、重力做功,动能和重力势能可以相互转化
2、弹力做功,动能和弹性势能可以相互转化
通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式
质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A点时速度为 v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这
•
抓住每一次机会不能轻易流失，这样我们才能真正强大。20.12.192020年 12月19日星期六7时43分45秒20.12.19
谢谢大家！
表达式: E2 E1
Ek2 Ep2 Ek1 Ep1
1 2
mv22
mgh2

机械能守恒定律课件ppt

02
解决与机械能守恒相关的问题：如抛体运动、单摆、弹簧振子等。
03
机械能守恒定律的实例分析
单摆的机械能守恒
总结词
通过分析单摆运动过程中动能和势能的变化，理解机械能守恒定律的应用。
详细描述
单摆是一种常见的物理模型，当单摆在垂直平面内摆动时，重力势能和动能之间相互转化，总机械能保持不变。在理想情况下，没有阻力作用，单摆的机械能守恒。
卫星轨道的机械能守恒是卫星运动的重要规律，它决定了卫星的轨道形状、高度和运行速度。
详细描述
在地球引力的作用下，卫星绕地球做圆周运动，其动能和势能相互转化。根据机械能守恒定律，卫星的总机械能保持不变，从而保证了卫星轨道的稳定性和可靠性。
汽车行驶中的机械能守恒
总结词
汽车行驶过程中，机械能守恒定律体现在车辆的动能和势能之间的转化。
机械能守恒定律公式的推导过程
从牛顿第二定律出发，分析物体在运动过程中受到的力，包括重力、弹力和摩擦力等。
根据力的作用效果，将力做功与动能和势能的变化联系起来。
通过分析动能和势能的转化过程，推导出机械能守恒定律的公式。
机械能守恒定律公式的应用
01
判断系统是否满足机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功时，机械能守恒。
总结词
通过分析自由落体运动过程中动能和势能的变化，理解机械能守恒定律的应用。
详细描述
自由落体是一种理想化的物理模型，当物体仅受重力作用时，重力势能和动能之间相互转化，总机械能保持不变。在理想情况下，没有阻力作用，自由落体的机械能守恒。
04
机械能守恒定律的拓展应用
卫星轨道的机械能守恒
总结词
机械能守恒定律指出，在一个封闭系统内，动能和势能可以相互转化，但总机械能保持不变。