《物理》（通用类） 第2章.pptVIP

2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.1　重力势能 图2-14 如图2-14所示，设砝码的质量为m，距地面的高度为h。选择一个合适的木块，使其与桌面间的摩擦力恰等于砝码的重力mg。这样，当砝码匀速下落h高度时，它对木块所做的功为mgh，这个功就等于砝码在h高处所具有的重力势能。 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.1　重力势能 物体由于被举高而具有的能量称为重力势能。 重力势能用Ep表示，其表达式为 　 Ep=mgh 　 即重力势能等于物体的重力与其距地面高度的乘积。重力势能是标量，单位为焦耳（J）。 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.1　重力势能 当把物体在地面处的重力势能当作零时，物体距地面越高，其重力势能越大；反之就越小。处于地平面以下的物体，公式中的h应为负值，其重力势能也为负值。在这里，负号只是表示它的重力势能比在地面处的重力势能小。 若选择另一水平面作为零势能面时，公式中的h应是从该面算起的高度。在计算重力势能时，应同时说明零势能面的位置。一般情况下，选地面为零势能面。 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.2　弹性势能 物体由于发生了弹性形变而具有的能量称为　弹性势能。 弹性势能用Ef表示，是标量，单位为焦耳（J）。 实验证明，对于拉伸或压缩形变的弹簧，在其弹性限度内，弹性势能由弹簧的劲度系数k和形变的大小x决定，其表达式为： 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.3　机械能守恒定律 动能和势能（重力势能和弹性势能）统称为　机械能。我们在初中学过，重力势能和动能之间可以发生相互转化。 不仅重力势能与动能之间可以相互转化，弹性势能与动能之间也可以相互转化。 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.3　机械能守恒定律 例如，弹簧被压缩时具有弹性势能，而当弹簧恢复原来的形状时，就会把与它相接触的物体弹出去，如图2-15所示。在这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减小，而物体得到一定的速度，动能增大，即弹性势能与动能之间发生了转化。 图2-15 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.3　机械能守恒定律 如图2-16所示，一个质量为m的小球从高度为h1的A点自由下落到高度为 h2的B点时，速度从v1增加到v2。 图2-16 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.3　机械能守恒定律 若小球在下落过程中，只有重力做功，没有其他力做功，那么根据动能定理，重力对小球所做的功WG等于小球动能的改变，即 　 又因重力做的功等于物体重力势能的减少量，即 　 则有 　　即 　　 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.3　机械能守恒定律 在只有重力（或弹力）做功的情况下，物体的动能和重力（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。 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.3　机械能守恒定律 应用机械能守恒定律解题主要有以下两个优点： （1）不需要考虑运动过程中的细节。 （2）不仅能解决恒力作用下的直线运动，而且也能够解决变力作用和曲线运动的情形，即只要满足机械能守恒定律的条件，便可用机械能守恒定律来求解。 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.3　机械能守恒定律 利用打点计时器验证机械能守恒定律　 课堂阅读 （1）按图2-17把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。 （2）用夹子把纸带的一端和重物固定好，将纸带的另一端穿过打点计时器上的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。 （3）先接通电源，后松手让重物带着纸带自由下落。 （4）重复几次，得到3～5条打上点的纸带。 （5）在打出的纸带中挑选出一条点迹清晰， 图2-17 2.3　势能　机械能守恒定律 　2.3.3　机械能守恒定律 课堂阅读 且第1和第2个打点间距离接近2 mm的纸带，在第1个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4、…，并量出各点到位置O的距离h1、h2、h3、h4、…，记入实验记录表格中。 （6）用公式 计算出各点对应的瞬时速度v1、 v2、v3、v4、…，并记录在表格中。其中T为打点计时器的时间间隔，一般为0.02 s。 （7）计算打各点时重力势能的减少量mghn和动能的增加量　 ，并进行比较，看是否相等。 通过实验可以验证在自由落体运动中，只有重力做功，机械能守恒。 * * 第2章　机　械　能　 2.1　功　功率 2.1.1　功 一个物体受到力的作