高中物理第七章机械能守恒定律7.8机械能守恒定律课件新人教版.ppt

8,.,机械能守恒定律,自我检测,自主阅读,一、动能与势能的相互转化,1,.,物体自由下落或沿光滑斜面下落时,重力势能减少了,减少的重力势能哪里去了,?,答案,:,减少的重力势能转化成了动能。,2,.,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滑,能量是怎样转化的,?,答案,:,动能减少了,重力势能增加了。减少的动能转化为重力势能。,3,.,请你举出几个弹性势能与动能相互转化的实例。,答案,:,弹弓射出弹丸,弹簧枪将,“,子弹,”,射出,推开的弹簧门自动关闭等。,自我检测,自主阅读,二、机械能,1,.,机械能是,动能,和,势能,(,包括重力势能和弹性势能,),的统称,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。,2,.,机械能是状态量,是,标,量,没有方向但有正负之分。,自我检测,自主阅读,三、机械能守恒定律,1,.,在图中,物体在某一时刻处在位置,A,这时它的动能是,E,k1,重力势能是,E,p1,总机械能是,E,1,=E,k1,+E,p1,。经过一段时间后,物体运动到另一位置,B,这时它的动能是,E,k2,重力势能是,E,p2,总机械能是,E,2,=E,k2,+E,p2,忽略运动过程中物体受到的阻力。试证明,:,E,1,=E,2,。,答案,:,由动能定理知,W,G,=E,k2,-E,k1,根据重力的功与重力势能的关系有,W,G,=E,p1,-E,p2,从以上两式可得,E,k2,-E,k1,=E,p1,-E,p2,则,E,k2,+E,p2,=E,k1,+E,p1,即,E,2,=E,1,。,自我检测,自主阅读,2,.,内容,:,在只有,重力,或,弹力,做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能,保持不变,。,3,.,守恒定律表达式,E,k2,+E,p2,=E,k1,+E,p1,即,E,2,=E,1,。,自我检测,自主阅读,1,.,正误辨析,(1),动能增加时,重力一定做正功。,(,),解析,:,动能增加,说明合力做正功,重力不一定做正功。,答案,:,(2),重力势能增加时,动能一定减少。,(,),解析,:,重力势能增加,重力做正功,若还有其他力做功,动能不一定增加。,答案,:,(3),合力做功为零,物体的机械能一定守恒。,(,),解析,:,合力做功为零,物体的机械能不一定守恒,如物体沿斜面匀速下滑时,物体的机械能就减少。,答案,:,(4),只有重力做功,物体的机械能一定守恒。,(,),答案,:,自我检测,自主阅读,2,.,射箭时,发生弹性形变的弓恢复到原来形状时,弹性势能减少了,减少的弹性势能到哪里去了,?,答案,:,在这一过程中,弹力做正功,弓的弹性势能减少,而箭的动能增加了。这说明弓减少的弹性势能转化成了箭的动能。,3,.,合力为零或合力做功为零,物体的机械能一定守恒吗,?,答案,:,合力为零或合力做功为零,物体的机械能都不一定守恒,如物体沿斜面匀速下滑时,物体的机械能就减少。,知识点一,知识点二,问题导引,如图所示,小球抛出后在空中运动,(,不计空气阻力,),的过程机械能守恒吗,?,降落伞在空中匀速下落时机械能守恒吗,?,要点提示,判断物体机械能是否守恒,依据是只有重力或弹力做功。小球抛出后,只受重力作用,机械能守恒,;,降落伞除了重力做功外,还有阻力做功,机械能不守恒。,知识点一,知识点二,知识归纳,1,.,对机械能守恒条件的理解,(1),从能量特点看,:,系统只有动能和势能相互转化,无其他形式能量之间,(,如内能,),的转化,则系统机械能守恒。,(2),从做功特点看,:,只受重力,(,或弹簧弹力,),作用,如做抛体运动的物体。,除重力,(,或弹簧弹力,),外,还受其他力的作用,但其他力不做功。,除重力,(,或弹簧弹力,),外,受到其他力的作用,但其他力做功的代数和为零。,知识点一,知识点二,2,.,判断机械能是否守恒的方法,(1),做功条件分析法,:,应用系统机械能守恒的条件进行分析。若物体系统内只有重力和弹力做功,其他力均不做功,则系统的机械能守恒。,(2),能量转化分析法,:,从能量转化的角度进行分析。若只有系统内物体间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,(,如没有内能增加,),则系统的机械能守恒。,画龙点睛,1,.,“,守恒,”,是一个动态概念,指在动能和势能相互转化的整个过程中的任何时刻、任何位置,系统的机械能总量总保持不变。,2,.,机械能守恒的条件不是合力做的功等于零,也不是合力等于零。,知识点一,知识点二,典例剖析,【例,1,】,(,多选,),如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是,(,),A.,甲图中,物体,A,将弹簧压缩的过程中,A,机械能守恒,B.,乙图中,A,置于光滑水平面,物体,B,沿光滑斜面下滑,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锥摆运动时,小球的机械能守恒,知识点一,知识点二,解析,:,甲图中重力和弹力做功,物体,A,和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体,A,机械能不守恒,选项,A,错误。乙图中物体,B,除受重力外,还受弹力,弹力对,B,做负功,机械能不守恒,但从能量特点看,A,、,B,组成的系统机械能守恒,选项,B,错误。丙图中绳子张力对,A,做负功,对,B,做正功,代数和为零,A,、,B,机械能守恒,选项,C,正确。丁图中动能不变,势能不变,机械能守恒,选项,D,正确。,答案,:,CD,知识点一,知识点二,规律方法,判断机械能是否守恒应注意的问题,1,.,合外力为零是物体处于平衡状态的条件。物体受到的合外力为零时,它一定处于匀速直线运动状态或静止状态,但它的机械能不一定守恒。,2,.,合外力做功为零是物体动能守恒的条件。合外力对物体不做功,它的动能一定不变,但它的机械能不一定守恒。,3,.,只有重力做功或系统内弹力做功是机械能守恒的条件。只有重力对物体做功时,物体的机械能一定守恒,;,只有重力或系统内弹力做功时,系统的机械能一定守恒。,知识点一,知识点二,变式训练,1,(,多选,),下列叙述正确的是,(,),A.,做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒,B.,做变速直线运动的物体的机械能可能守恒,C.,合外力对物体做功为零,物体的机械能一定守恒,D.,系统内只有重力或弹力做功时,系统的机械能一定守恒,解析,:,做匀速直线运动的物体所受合力为零,动能不变,但重力势能可能改变,A,错误,;,做变速直线运动的物体,若只有重力对它做功时,机械能守恒,B,正确,;,合外力对物体做功为零时,除重力之外的力有可能做功,此时机械能不一定守恒,C,错误,;,系统内只有重力或弹力做功时,系统的机械能守恒,D,正确。,答案,:,BD,知识点一,知识点二,问题导引,如图所示,在同一高度处,将同一小球分别以相等大小的速度抛出,忽略空气阻力,这几种情况小球落地时速度大小相等吗,?,要点提示,尽管这几种情况小球的运动情况不同,只有重力做功,小球的机械能守恒,根据机械能守恒定律可知,小球落地时速度大小相等。,知识点一,知识点二,知识归纳,1,.,常见的表达式,(1),E,k1,+E,p1,=E,k2,+E,p2,即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能和势能之和,用此式必须选择参考平面。,(2),E,k,=-,E,p,或,E,p,=-,E,k,即动能,(,或势能,),的增加量等于势能,(,或动能,),的减少量,使用此式不必选择参考平面。,(3),E,A,=-,E,B,即,A,物体机械能的增加量等于,B,物体机械能的减少量,用此式不必选择参考平面。,知识点一,知识点二,2,.,应用机械能守恒定律解题的步骤,知识点一,知识点二,【例,2,】,以,10 m/s,的速度将质量为,m,的物体从地面上竖直向上抛出,若忽略空气阻力,g,取,10 m/s,2,则,:(1),物体上升的最大高度是多少,?(2),上升过程中在何处重力势能与动能相等,?,知识点一,知识点二,答案,:,(1)5 m,(2)2.5 m,知识点一,知识点二,规律方法,机械能守恒定律表达式的灵活选取,1,.,以单个物体为研究对象,可应用表达式,E,k,=-,E,p,或,E,初,=E,末,列式求解。,2,.,以两个物体组成的系统为研究对象,若一个物体的动能、重力势能都在减少,另一个物体的动能、重力势能都在增加,可优先考虑应用表达式,E,A,=-,E,B,列式求解,;,若两个物体的重力势能都在减少,(,或增加,),动能都在增加,(,或减少,),可优先考虑应用表达式,E,k,=-,E,p,列式求解。,知识点一,知识点二,变式训练,2,下图为一跳台的示意图。假设运动员从雪道的最高处,A,由静止开始滑下,不借助其他器械,沿光滑雪道到达跳台的,B,点时速度多大,?,当他落到离,B,点竖直高度为,10 m,的雪地,C,点时,速度又是多大,?(,设这一过程中运动员没有做其他动作,忽略摩擦和空气阻力,g,取,10 m/s,2,),知识点一,知识点二,1,2,3,4,1,.,如图所示,一光滑斜面置于光滑水平地面上,其上有一物体由静止沿斜面下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是,(,),A.,物体的重力势能减少,动能增加,B.,斜面的机械能不变,C.,斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功,D.,物体的重力势能不变,动能增加,解析,:,物体加速下滑,动能增加,重力势能减少,A,正确,D,错误。物体对斜面的压力对斜面做正功,故斜面的支持力对物体做负功,故,B,、,C,错误。,答案,:,A,1,2,3,4,2,.,(,多选,),下列物体中,机械能守恒的是,(,),A.,做平抛运动的物体,B.,被匀速吊起的集装箱,C.,光滑曲面上自由运动的物体,D.,物体以,g,的加速度竖直向上做匀减速运动,解析,:,物体做平抛运动或沿光滑曲面自由运动时,不受摩擦阻力,在曲面上弹力不做功,都只有重力做功,机械能守恒,所以,A,、,C,项正确。匀速吊起的集装箱,绳的拉力对它做功,不满足机械能守恒的条件,答案,:,AC,1,2,3,4,3,.,如图所示,在距地面,h,高处以初速度,v,0,沿水平方向抛出一个物体,不计空气阻力,物体在下落过程中,下列说法正确的是,(,),A.,物体在,C,点比,A,点具有的机械能大,B.,物体在,B,点比,C,点具有的动能大,C.,物体在,A,、,B,、,C,三点具有的动能一样大,D.,物体在,A,、,B,、,C,三点具有的机械能相等,解析,:,小球在运动过程中,只受到重力作用,机械能守恒,在任何一个位置小球的机械能都是相等的。,答案,:,D,1,2,3,4,4,.,某人站在离地面,h=,10 m,高处的平台上以水平速度,v,0,=,5 m/s,抛出一个质量,m=,1 kg,的小球,不计空气阻力,g,取,10 m/s,2,求,:,(1),人对小球做了多少功。,(2),小球落地时的速度为多大。,答案,:,(1)12,.,5 J,(2)15 m/s,