高中物理经典：机械能守恒定律PPT课件

1,.,5.8机械能守恒定律,.,2,机械能,1、定义：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。机械能包括动能、重力势能、弹性势能。2、表达式：,.,3,小钢球,实验中，小球的受力情况如何？受重力G和绳的拉力F作用各个力的做功情况如何？拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球能做功。这个小实验说明了什么？小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，重力势能和动能的总和保持不变。即机械能保持不变。,演示实验,.,4,小球的受力情况如何？重力G、支持力F1、弹力F各个力的做功情况如何？G和F1不做功，F做功这个小实验说明了什么？小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化。小球在往复运动过程中总能回到原来的位置，可见，弹性势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持不变。,演示实验,F1,.,5,一、动能与势能的相互转化,1、动能和重力势能可以相互转化2、动能和弹性势能可以相互转化通过重力或弹簧弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。,.,6,质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。,根据动能定理，有,重力做功与重力势能的关系可知：,由以上两式可以得到：,A点,B点,即,.,7,在只有重力做功的物体系内，动能和重力势能可以相互转化，而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，动能与势能可以相互转化，而物体机械能的总量也保持不变。,由此可见：,.,8,1、机械能守恒定律：,表达式:,在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。,内容:,或,（动能的增加等于势能的减少）,或,.,9,守恒和相等的区别：1.守恒：如果某一个物理量在某个过程中始终保持不变，那么我们就说这个物理量在此过程中守恒.2.相等：如果一个物理量在两点的值一样，那么我们就说这个物理量在这两点相等.,.,10,2机械能守恒定律成立的条件：,只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）,A、从做功角度分析,B、从能量转化角度分析,只有系统内动能和势能相互转化，无其它形式能量之间（如内能）转化。,只有重力或弹力做功.,.,11,【例】,把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l,最大偏角为.小球运动到最低位置时的速度是多大？,分析,拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；所以这个过程中只有重力对小球能做功，机械能守恒。,.,12,【例】,把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l,最大偏角为.小球运动到最低位置时的速度是多大？,解,选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。,小球在最低点O时为末状态：末状态的动能：Ek2=1/2mv2重力势能：Ep2=0末状态的机械能为：Ek2+Ep2=1/2mv2,根据机械能守恒定律有：Ek2+Ep2=Ek1+Ep1,即1/2mv2=mgl(1-cos),所以v=,小球在最高点A时为初状态：初状态的动能：Ek1=0初状态的重力势能：Ep1=mg(l-lcos）初状态的机械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcos),.,13,一、机械能：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。,二、物体的动能和势能可以相互转化。,三、机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。,1、守恒条件：a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）b、只发生动能和势能间的相互转化。,2、表达式：E=E2或EK+EP=EK2+EP2或Ek=Ep（动能的增加等于势能的减少）,四、机械能守恒定律的应用,小结,.,14,课堂训练,1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，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、做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒C、外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒D、物体若只有重力做功，机械能一定守恒,D,.,15,2、如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）,C,解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，ABD三项均错。,.,16,3、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，g10m/s2则：物体上升的最大高度是多少？上升过程在何处重力势能和运动相等？,【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒,以地面为参考点，则：,在最高点动能为零，故：,由E1=E2得：,.,17,3、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，g10m/s2则：物体上升的最大高度是多少？上升过程在何处重力势能和动能相等？,v0,h,【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒,初状态设在地面，则：,终态设在h1高处，故：,因机械能守恒：E1=E2,最高点,.,18,4、长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？,【解析】：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为m，则单位长度质量为mL,设桌面重力势能为零。初状态：末状态：由机械能守恒定律得：EK1+EP1=EK2+EP2即：,解得,初,末,.,19,知识回顾,1、动能：物体由于运动而具有的能。2、重力势能：地球上的物体具有的跟它的高度有关的能。3、弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。4、动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。5、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。,.,20,机械能守恒定律解题的一般步骤,(1)根据题意