高中物理 7.8 机械能守恒定律课件 新人教版必修2 (2).ppt

8 机械能守恒定律 1 知道什么是机械能 知道物体的动能和势能可以相互转化 2 能够正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒 理解机械能守恒定律的内容 知道它的含义和适用条件 3 在具体问题中 能判定机械能是否守恒并能列出机械能守恒的方程式 一 二 一 动能和势能的相互转化1 动能与重力势能间的转化 1 物体自由下落或沿光滑斜面下落时 重力对物体做正功 物体的重力势能减少 动能增加 物体原来具有的重力势能转化为动能 2 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 重力对物体做负功 物体原来具有的动能转化为重力势能 2 动能与弹性势能间的转化 如被压缩的弹簧可以把物体弹出去 这时弹力做正功 弹簧的弹性势能转化为动能 3 通过重力或弹力做功 机械能可以从一种形式转化为另一种形式 动能和势能统称为机械能 一 二 二 机械能守恒定律1 推导 一 二 2 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 动能与势能可以相互转化 而总的机械能保持不变 这叫作机械能守恒定律 2 表达式 ek1 ep1 ek2 ep2或e1 e2 3 机械能守恒的条件 除重力或弹力以外 其他力不做功或做功总和为零 一 二 斜向上弯弓射箭 箭从射出到最高点的过程中 分析能的转化情况 提示 弓的弹性势能转化为箭的动能 在上升中 箭的动能转化为重力势能 一 二 三 四 五 一 机械能守恒定律的三种表达式 一 二 三 四 五 温馨提示后两种表达式由于研究的是变化量 无需选择零势能面 有些问题利用它们解题显得更加方便 但在具体问题中一定要搞清增加量和减少量 一 二 三 四 五 二 机械能守恒条件的理解1 从能量特点看 只有系统动能和势能相互转化 无其他形式能量 如内能 之间转化 则系统机械能守恒 如物体间发生相互碰撞 物体间发生相对运动 物体相互间有摩擦作用时 有内能产生 机械能一般不守恒 2 从机械能的定义看 动能与势能之和是否变化 如一个物体沿斜面匀速 或减速 滑下 动能不变 或减少 势能减少 机械能减少 一个物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒 沿竖直方向匀速运动时机械能不守恒 一 二 三 四 五 3 从做功特点看 只有重力和系统内的弹力做功 具体表现在 一 二 三 四 五 一 二 三 四 五 一 二 三 四 五 温馨提示 1 机械能守恒的条件不是合力的功等于零 也不是合力等于零 2 对单个物体从做功的力的特点去分析比较方便 对于物体系统从能量转化角度去分析相对比较简单 一 二 三 四 五 三 机械能守恒定律的 五性 一 二 三 四 五 一 二 三 四 五 一 二 三 四 五 四 应用机械能守恒定律解题的基本思路应用机械能守恒定律时 相互作用的物体间的力可以是变力 也可以是恒力 只要符合守恒条件 机械能就守恒 而且机械能守恒定律 只涉及物体系的初 末状态的物理量 而不需分析中间过程的复杂变化 使处理问题得到简化 应用的基本思路如下 1 选取研究对象 物体系或物体 2 根据研究对象所经历的物理过程 进行受力 做功分析 判断机械能是否守恒 3 恰当地选取参考平面 确定研究对象在所研究过程的初 末状态时的机械能 4 根据机械能守恒定律列方程 进行求解 一 二 三 四 五 温馨提示系统的机械能守恒是指在整个过程中 系统的机械能始终不变 不仅仅是初态和末态的机械能相等 但在应用机械能守恒定律解决问题时 只需考虑运动的初状态和末状态 不必考虑两个状态间过程的细节 一 二 三 四 五 五 机械能守恒定律和动能定理的比较 一 二 三 四 五 温馨提示 1 除重力外还有其他力做功且做功不为零时 其他力做功数值等于机械能的变化量 2 由于应用动能定理不需要满足什么条件 所以涉及功能关系问题时还是优先考虑动能定理 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 例题1 关于机械能是否守恒 下列说法中正确的是 a 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒b 做圆周运动的物体机械能一定守恒c 做变速运动的物体机械能可能守恒d 合外力对物体做功不为零 机械能一定不守恒解析 做匀速直线运动的物体与做匀速圆周运动的物体 如果在竖直方向及竖直平面内运动 则机械能不守恒 选项a b错误 做变速运动的物体 如一切不计空气阻力的抛体运动 机械能都守恒 选项c正确 合外力做功不为零 机械能可能守恒 如自由落体运动 选项d错误 答案 c 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 题后反思判断机械能是否守恒 关键看是否只有重力或弹力做功 机械能守恒常见的情况有 一是物体只受重力或弹力作用 二是物体虽然受到除重力或弹力以外的其他力的作用 但其他力不做功或做功的代数和为零 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 例题2 多选 如图所示 斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上 现将一小球从图示位置静止释放 不计一切摩擦 则在小球从释放到落至地面的过程中 下列说法不正确的是 a 斜劈对小球的弹力不做功b 小球的机械能守恒c 斜劈与小球组成的系统机械能守恒d 小球重力势能的减少量等于斜劈动能的增加量解析 不计一切摩擦 小球下滑时 小球和斜劈组成的系统没有机械能之外的其他形式的能产生 系统机械能守恒 因斜劈的机械能增加 故小球的机械能减少 小球减少的重力势能转化为小球的动能和斜劈的动能 答案 abd 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 题后反思判断机械能守恒时 对单个物体就看是否只有重力做功 并非只受重力也受其他力 但其他力不做功或做功代数和为零时 机械能也守恒 对由两个或几个物体组成的系统 在判断其机械能守恒时 就看是否只有重力或系统内弹力做功 若有其他外力或内力做功 如内部有摩擦等 则系统机械能不守恒 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 例题3 如图所示 在水平台面上的a点 一个质量为m的物体以初速度v0被抛出 不计空气阻力 求它到达台面下h处的b点时速度的大小 点拨 运动过程中小球的机械能守恒 根据机械能守恒定律求解 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 题后反思运用机械能守恒定律解决问题 只需考虑运动的初 末状态 不必考虑两个状态间的过程细节 因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题 根据机械能守恒定律则易于解决 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 例题4 如图所示 一很长的 不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮 绳两端各系一小球a和b a球质量为m 静置于地面 b球质量为3m 用手托住 高度为h 此时轻绳刚好拉紧 从静止开始释放b后 求a球可能达到的最大高度为多少 点拨 b球落地之前 a和b组成的系统机械能守恒 b球落地后 a球单独上升的过程中 a球的机械能守恒 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 题后反思从守恒的观点列方程 需要事先规定重力势能的参考平面 从转化或转移的角度来看 需要明确能量是从什么能转化为什么能 从哪一个物体转移到哪一个物体 这样 才能正确列出方程 从不同的角度分析 解题的难易程度也不同 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 类型一 类型二 类型三 类型四 类型五 1 若小球从c点射出后恰好能打到垫子的m端 则小球经过c点时对管的作用力大小和方向