2019_20学年高中物理第七章8.机械能守恒定律课件新人教版必修.pptx

8.机械能守恒定律,自我检测,自主梳理,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,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.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,弹性势能减少,减少的弹性势能分别转化为弹丸、“子弹”、门的 动能。,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,自主梳理,三、机械能守恒定律 1.推导:在图中,物体在某一时刻处在位置A,这时它的动能是Ek1,重力势能是Ep1,总机械能是E1=Ek1+Ep1。经过一段时间后,物体运动到另一位置B,这时它的动能是Ek2,重力势能是Ep2,总机械能是E2=Ek2+Ep2,忽略运动过程中物体受到的阻力。由动能定理知,WG=Ek2-Ek1。 根据重力的功与重力势能的关系有WG=Ep1-Ep2。 从以上两式可得Ek2-Ek1=Ep1-Ep2,则Ek2+Ep2=Ek1+Ep1,即E2=E1。 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:Ek2+Ep2=Ek1+Ep1,即E2=E1。,自我检测,自主梳理,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,重力做负功,若还有其他力做功,动能不一定减少。 答案: (3)机械能只包括动能和重力势能。( ) 答案:,自我检测,自主梳理,(4)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: (5)只有重力做功,物体的机械能一定守恒。( ) 答案:,自我检测,自主梳理,2.下列对机械能守恒定律的理解正确的是( ) A.物体除受重力、弹力外还受其他力,机械能一定不守恒 B.合力为零,物体的机械能一定守恒 C.在机械能守恒过程中的任意两点,物体的机械能总相等 D.在机械能守恒过程中,只有初末位置的机械能才相等 解析:选项A中,若其他力不做功,则机械能守恒,选项A错误;合力为零,可能存在重力、弹力以外的力做功,机械能不一定守恒,选项B错误;在机械能守恒过程中的任意两点,物体的机械能总相等,并非只有初末位置的机械能才相等,选项C正确、D错误。 答案:C,探究一,探究二,情景导引 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。,对机械能守恒定律的理解,随堂检测,探究一,探究二,知识归纳 1.对机械能守恒条件的理解 (1)从能量转化看: 系统只有动能和势能相互转化,无其他形式能相互转化,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。,随堂检测,探究一,探究二,2.判断机械能是否守恒的方法 (1)机械能定义判断法:分析动能与势能之和是否变化。 (2)做功条件分析法: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。 (3)能量转化分析法: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(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。,随堂检测,探究一,探究二,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,随堂检测,探究一,探究二,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,随堂检测,探究一,探究二,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不变的条件。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。,随堂检测,探究一,探究二,变式训练1下列关于机械能守恒的叙述,正确的是( ) A.做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒 B.做变速直线运动的物体机械能不可能守恒 C.合外力为零时,机械能一定守恒 D.只有重力对物体做功,物体的机械能不一定守恒 解析:物体做匀速直线运动,意味着所受合外力为零,但并不一定满足机械能守恒的条件,故选项A正确,C错误;只要满足机械能守恒的条件,不论物体做变速直线运动,还是变速曲线运动,机械能均守恒,故选项B错误;只有系统内的重力对物体做功时,机械能一定守恒,故选项D错误。 答案:A,随堂检测,探究一,探究二,情景导引 如图所示,在同一高度处,将同一小球分别以相同大小的速度抛出,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。,机械能守恒定律的应用,随堂检测,探究一,探究二,知识归纳 1.常见的表达式 (1)守恒式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2,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)转化式:Ek=-Ep或Ep=-Ek,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)增量式:EA=-EB,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。,随堂检测,探究一,探究二,2.应用机械能守恒定律解题的步骤,随堂检测,探究一,探究二,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/s2,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?,随堂检测,探究一,探究二,答案:(1)5 m (2)2.5 m,规律方法 机械能守恒定律表达式的灵活选取 以单个物体为研究对象,可应用表达式Ek=-Ep或E初=E末列式求解。,随堂检测,探究一,探究二,变式训练2某人在距离地面2.6 m的高处,将质量为 0.2 kg的小球以v0=12 m/s的速度斜向上抛出,小球的初速度方向与水平方向之间的夹角为30,g取10 m/s2,求:若不计空气阻力,小球落地时的速度大小是多少? 答案:14 m/s,随堂检测,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,探究一,探究二,随堂检测,探究一,探究二,随堂检测,2.如图所示,弹簧上端固定在天花板上,下端悬挂一钢球,处于静止状态。现将钢球竖直向下拉一小段距离后释放,钢球上下往复运动一段时间后又处于静止状态。则在运动过程中( ) A.钢球的重力势能逐渐增大 B.弹簧的弹性势能逐渐减小 C.能量逐渐消失 D.系统的机械能逐渐减小 解析:钢球上下往复运动过程中,重力势能发生变化,向上运动过程中重力势能增加,向下运动过程中重力势能减小,A选项错误;弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关,在原长处弹性势能最小,形变量越大,弹性势能越大,B选项错误;根据能量守恒定律可知,能量不能消失,C选项错误;钢球最终处于静止状态,机械能逐渐转化为内能,系统的机械能逐渐减小,D选项正确。 答案:D,3.如图所示,在距地面h高处以初速度v0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