动能与势能相互转化.ppt

7.8机械能守恒定律,1、动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。,2、重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于物体重力势能的减少量。,温故知新,物体动能、重力势能和弹性势能统称机械能。,通过重力或弹力做功，动能与势能可以相互转化。,一、动能与势能的相互转化,1、机械能的定义我们把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2、表达式E=EK+EP3、说明（1）机械能是状态量（2）具有相对性，其大小与参考平面的选取有关（3）机械能是标量，是系统共有的,（1）、动能与重力势能的相互转化,实验探究,实验观察与思考？,结论：摆动中动能与重力势能相互转化，但总量保持不变,（2）、动能与弹性势能的相互转化,实验探究,实验观察与思考？,结论：运动中动能与弹性势能相互转化，但总量保持不变,如图，质量为m的物体在空中做平抛运动，在高度h1的A处时速度为v1，在高度为h2的B处速度为v2。,B点,A点,由动能定理得,重力做的功为,二、机械能守恒定律,2、找出这两个机械能之间的关系,1、写出物体在位置A、B所具有的机械能：（以地面为零势能面）,在只有重力做功的物体系内，动能和重力势能都发生了变化，但机械能的总量保持不变。,同样可以证明：在只有弹簧弹力做功的物体系内，动能与势能相互转化，物体机械能的总量也保持不变。,由此可见：,机械能守恒定律,内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。表达式a、,意义：系统的初、末状态的机械能守恒，运用时必须选取参考平面，把初末状态的重力势能正负表示清楚,B、,意义:系统减少（增加）的重力势能等于系统增加（减少）的动能，运用时无需选取参考平面，只需判断运动过程中系统的重力势能的变化,C、,意义：A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能，运用时无需选取参考平面,机械能守恒定律,只有重力（弹力）做功包括：只受重力（或系统内的弹力），不受其他力(如所有做抛体运动的物体，不计阻力)。还有其它力，但其它力都不做功或其他力做功代数和时刻为零（只有重力和系统内部的弹力做功）。,机械能守恒定律的守恒条件,例：只有重力和系统内部的弹力做功(a)图，小球在摆动过程中线的拉力不做功，如不计空气阻力，只有重力做功，小球的机械能守恒。(b)图，物体B沿斜面匀速下滑的过程，物体B机械能守恒(c)图，不计空气阻力，球在摆动过程中，只有重力和弹簧与球间的弹力做功，球与弹簧组成的系统机械能守恒，但对球来说，机械能不守恒。,守恒条件,说一说下列哪些情况机械能是守恒的？,跳伞员利用降落伞在空中匀速下落。,抛出的篮球在空中运动。,1、在下列的物理过程中，机械能守恒的有（）A把一个物体竖直向上匀速提升的过程B人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程C汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程D从高处竖直下落的物体落在竖立的轻弹簧上，压缩弹簧的过程，对弹簧、物体和地球这一系统,机械能的变化,机械能守恒不守恒关键看是否有除重力或弹力以外的其他力做功（若做正功，机械能增加，若做负功，机械能减少），与重力或弹力做功无关。,应用机械能守恒定律解题的优点,应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑运动的始末状态，不必考虑两个状态之间过程的细节。如果直接用牛顿运动定律解决问题，往往要分析过程中各个力的作用，而这些力往往又是变化的，因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题，应用机械能守恒定律则易于解决。,【例题】已知小球在离桌面高H处自由下落，桌面离地高h，以桌面为参考平面，则小球落地时的机械能为（）A、mghB、mgHC、mg（H+h）D、mg（H-h）,H,h,B,（1）明确研究对象(物体或者系统)（2）明确研究对象的运动过程,分析研究对象的受力情况以及各力做功的情况,判断机械能是否守恒（3）选取恰当的参考平面,确定研究对象在初、末状态的机械能或机械能的变化。（4）根据机械能守恒定律,选取恰当的表达式列方程求解。,三、应用机械能守恒定律解题步骤,选系统,判守恒,找初末,列方程,应用机械能守恒定律的解题步骤,(1)确定研究对象(物体或系统)。,(2)根据研究对象所经历的物理过程，对研究对象进行正确的受力分析和各个力做功情况，判断机械能是否守恒。,(3)恰当选取参考平面，确定研究对象在初、末状态时的机械能。,(4)根据机械能守恒定律，选取恰当的表达式列方程求解。,三、解题步骤,1、在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取g10m/s2，求小球落地速度大小?,答案：25m/s,自我测评,答案：3mg,2、如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径OA在水平方向，一个质量为m的小球从顶端A点由静止开始下滑，不计摩擦，求小球到达轨道底端B点时小球对轨道压力的大小为多少？,（1）E1=E2(Ek1+Ep1=Ek2+Ep2),即初状态的机械能等于末状态的机械能。（2）Ek=-Ep,即动能的增加量等于势能的减少量。（3）EA=-EB,即A物体机械能的增加量等于B物体机