高中物理第七章机械能守恒定律第8节机械能守恒定律.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第七章,新知预习,巧设计,名师课堂,一点通,要点一,要点二,第,8,节,创新演练,大冲关,随堂检测归纳小结,课下作业综合提升,1,知道什么是机械能，能够分析物体的动能和势能之,间的相互转化问题。,2,能够根据动能定理和重力做功与重力势能变化间的,关系，推导出机械能守恒定律。理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件。,3,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。,读教材,填要点,1,动能和势能的相互转化,(1),动能与重力势能间的转化：,物体自由下落或沿光滑斜面下落时，重力对物体做,功，物体的重力势能,，动能,，物体原来具有的重力势能转化为,。,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向上运动时，重力对物体做,功，物体原来具有的,转化为,。,减少,增加,正,动能,负,动能,重力势能,(2),被压缩的弹簧具有,能，当弹簧恢复原状时，把跟它接触的物体弹出去。这一过程中，弹力做,功，弹簧的,能减少，转化为物体的,能。,(3),动能和势能统称为,。通过重力或弹力做功，,可以从一种形式转化为另一种形式。,弹性势,弹性势,机械能,机械能,正,动,2,机械能守恒定律,(1),推导：,建立情景：自由落体运动或抛体运动或沿光滑曲面下滑。,推导依据：,动能定理：,W,。,重力做功与重力势能的变化：,W,G,。,推导结论：,E,k2,E,k1,或,E,k2,E,p2,。,E,p1,E,p2,E,p1,E,p2,E,k1,E,p1,E,k2,E,k1,(2),内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，,与,可以互相转化，而总的,保持不变。,(3),守恒定律表达式：,E,k2,E,k1,即,E,k,增,。,E,k2,E,p2,。,即,E,2,。,(4),守恒条件：只有重力,(,或弹力,),做功。,动能,势能,机械能,E,p1,E,p2,E,p,减,E,k1,E,p1,E,1,试身手,夯基础,1,高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落,过程中该运动员机械能的转换关系是,(,),A,动能减少，重力势能减少,B,动能减少，重力势能增加,C,动能增加，重力势能减少,D,动能增加，重力势能增加,解析：,运动员腾空跃下，不考虑空气阻力，只受重力作用，故机械能守恒。下落过程中高度减小，重力势能减少，速度增大，动能增加。选项,C,正确。,答案：,C,2,物体在平衡力作用下的运动中,A,物体的机械能一定不变,B,如果物体的重力势能有变化，则它的机械能一定有变化,C,物体的动能可能变化，但机械能一定不变,D,物体的重力势能可能变化，但它的机械能一定不变,解析：,由动能定理知，平衡力作用下物体的动能一定不变，,C,错，若物体的重力势能不变则机械能不变，若重力势能变化，则机械能一定有变化，,B,对，,A,、,D,错。,答案：,B,3,忽略空气阻力，下列几种运动中满足机械能守恒的是,(,),A,电梯匀速下降,B,物体沿斜面匀速下滑,C,子弹射穿木块的运动,D,物体自由下落的运动,解析：,电梯匀速下降，物体沿斜面匀速下滑时，动能不变，势能减少，故电梯和物体的机械能均不守恒；子弹射穿木块的过程中，有一部分机械能转化为内能，机械能也不守恒；物体自由下落时，只有重力做功，机械能守恒，故选,D,。,答案：,D,1,对机械能守恒条件的理解,机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功。可分如下三层理解：,(1),只受重力作用：如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动,(,自由落体、竖直上抛、平抛、斜抛等,),。,(2),受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功，例如：,物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力对物体不做功。,在光滑水平面上的小球运动中碰到弹簧，把弹簧压缩后又被弹簧弹回来。,(3),除重力和弹力之外，还有其他力做功，但其他力做功的总和为零，系统机械能没有转化为其他形式的能，物体的机械能不变，这不是真正的守恒，但也可以当作守恒来处理。,2,机械能守恒的判断,(1),用做功来判断：分析物体或物体受力情况,(,包括内力和外力,),，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。,(2),用能量转化来判定：若系统中只有动能和势能的相互转化，无机械能与其他形式的能的转化，则系统机械能守恒。,名师点睛,(1),机械能守恒的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。,(2)“,只有重力做功,”,不等于,“,只受重力作用,”,。,1,如图,7,8,1,所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是,(,),图,7,8,1,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，物体,B,在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，,B,机械能守恒,C,丙图中，不计任何阻力时，,A,加速下落，,B,加速上升的过程中，,A,、,B,组成的系统机械能守恒,D,丁图中，小球沿水平面做均匀圆锥摆运动时，小球机械能守恒,思路点拨,解答本题时应注意以下两点：,(1),机械能守恒的条件。,(2),判断机械能守恒的研究对象。,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,A,机械能不守恒，,A,错误；乙图中物体,B,除受重力外，还受支持力、拉力、摩擦力，但当拉力与摩擦力相等时，除重力之外的三个力做功的代数和为,0,，故,B,机械能守恒，,B,正确；丙图中绳子的张力对,A,做负功，对,B,做正功，两者代数和为,0,，又不计任何阻力，故,A,、,B,机械能守恒，,C,正确；丁图中小球的动能不变，势能不变，故机械能守恒，,D,正确。,答案,BCD,机械能守恒的条件不是合外力的功等于零，也不是合外力等于零。当研究对象,(,除地球外,),只有一个物体时，往往根据是否,“,只有重力做功,”,来判断机械能是否守恒；当研究对象,(,除地球外,),由多个物体组成时，往往根据是否,“,没有摩擦和介质阻力,”,来判断机械能是否守恒。,1,机械能守恒定律不同的表达形式和用法,(1),E,k,E,p,E,k,E,p,，这是从能量守恒的角度来表达，表示系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等。运用这种表达式时，应选好重力势能的零势能面，且初、末状态必须用同一零势能面计算势能。,(2),E,k,E,p,，这是从能量转化的角度来表达，表示系统,(,或物体,),机械能守恒时，系统减少,(,或增加,),的重力势能等于系统增加,(,或减少,),的动能。应用时，关键在于分清重力势能的增加量或减少量，可不选零势能面而直接计算初、末状态的势能差。,(3),E,A,增,E,B,减,，这是从能量转移的角度来表达，表示若系统由,A,、,B,两部分组成，则,A,部分机械能的增加量与,B,部分机械能的减少量相等，关键在于分析,A,、,B,两部分机械能的改变量。,2,应用机械能守恒定律解题的一般步骤,(1),确定研究对象，就是要明确以哪几个物体组成的系统为研究对象。,(2),正确分析研究对象内各物体所受的力。分析时应注意：重力、弹力、摩擦力都是成对出现的，分清哪几个力是内力，哪几个力是外力。,(3),分析各力做功情况，明确守恒条件。,(4),选择零势能面，确定初、末状态的机械能,(,初、末状态必须用同一零势能面计算势能,),。,(5),按机械能守恒定律列出方程并求解。,3,机械能守恒定律与动能定理的对比,机械能守恒定律,动能定理,不同点,适用条件,只有重力或弹力做功,没有条件限制，它不但允许重力和弹力做功，还允许其他力做功,分析思路,只需分析研究对象初、末状态的动能和势能即可,不但要分析研究对象初、末状态的动能，还要分析所有外力所做的功,机械能守恒定律,动能定理,不同点,研究,对象,一般是物体组成的系统,一般是一个物体,(,质点,),书写,方式,有多种书写方式，一般常用等号两边都是动能与势能的和,等号左边一定是合力的总功，右边则是动能的变化,mgh,与,kl,2,的意义,分别是重力势能和弹性势能，出现在等号的两边，如果某一边没有，说明在那个状态的重力势能或弹性势能为,0,写在等号左边的是重力和弹力所做的功,机械能守恒定律,动能定理,相同点,(1),思想方法相同：机械能守恒定律和动能定理都是从做功和能量转化的角度，来研究物体在力的作用下状态的变化,(2),表达这两个规律的方程都是标量式,2,如图,7,8,2,所示，质量为,m,的木块,放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的,定滑轮与质量为,M,的砝码相连。已知,M,2,m,，,让绳拉直后使砝码从静止开始下降,h,(,此时竖,直绳长小于桌高,),的距离，木块仍在桌面上，则此时砝码的速度为多大？,图,7,8,2,思路点拨,对木块和砝码组成的系统，因只有砝码重力做功，系统的机械能守恒。,对于多个物体组成的系统，研究对象的选取是解题的关键环节，若选单个物体为研究对象时，机械能可能不守恒，但选此物体与其他几个物体组成的系统为研究对象时，机械能却是守恒的。,1,(,对应要点一,),游乐场中的一种滑梯如,图,7,8,3,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,7,8,3,解析：,下滑过程中滑梯对小朋友的支持力与速度方向垂直，支持力不做功，,A,错误；重力对小朋友做正功，重力势能减少，,B,错误；因摩擦力始终对小朋友做负功，整个过程中，小朋友的机械能减少，故,C,错误，,D,正确。,答案：,D,2,(,对应要点一,),如图,7,8,4,所示，一轻质弹,簧一端固定于,O,点，另一端系一重物，将,重物从与悬点,O,在同一水平面且弹簧保持,原长的,A,点无初速度地释放，让它自由摆,下，不计空气阻力。在重物从,A,点摆向最低点,B,的过程中，下列说法中正确的是,(,),A,重物的重力势能减小,B,重物的重力势能增大,C,重物的机械能不变,D,重物的机械能减小,图,7,8,4,解析：,重物从,A,点释放后，在从,A,点向,B,点运动的过程中，重物的重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，弹簧逐渐被拉长，即弹簧的弹性势能逐渐增大。所以，重物减小的重力势能一部分转化为重物的动能，另一部分转化为弹簧的弹性势能。对重物来说，它的机械能减小。,答案：,AD,3,(,对应要点二,),如图,7,8,5,所示，质量,为,m,的小球以速度,v,0,离开桌面，若以桌,面为零势能面，则它经过,A,点时所具有,的机械能是,(,不计空气阻力,)(,),图,7,8,5,答案：,C,4,(,对应要点二,)(2012,福建高考,),表面光滑,的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块,A,、,B,用轻绳连接并跨过滑轮,(,不计滑轮,的质量和摩擦,),。初始时刻，,A,、,B,处于同一高度并恰好处于静止状态。剪断轻绳后,A,下落、,B,沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块,(,),A,速率的变化量不同,B,机械能的变化量不同,C,重力势能的变化量相同,D,重力做功的平均功率相同,图,7,8,6,答案：,D,(1),机械能守恒的条件是物体系统内只有重力或弹力做功。系统内若有弹簧弹力做功，则只有把弹簧也纳入这个系统中，系统的机械能才能守恒。,(2),机械能守恒的表达式有三种：,守恒角度：,E,1,E,2,。,转化角度：,E,k,E,p,。,转移角度：,E,A,E,B,。,(3),机械能守恒定律是有条件的，应用机械能守恒定律解题时，应注意选取零势面；动能定理是无条件的，列方程式时也不用选取零势能面。,