第04节机械能守恒定律 (2)

机械能守恒定律大成中学苏国富,一、动能与势能的转化规律1.在机械运动范围内,物体所具有的动能和势能(重力势能和弹性势能)统称为机械能,物体的动能和势能之间是可以相互转化的.2.动能与势能间的相互转化是通过重力或弹力做功来实现的.预习交流1飞流直下的瀑布,为什么落差越大,下落的速度就越大?答案:瀑布下落时,重力做正功,重力势能减小,而动能增加.落差越大,重力做的功越多,动能就越大,即速度越大.,黄果树大瀑布，自70m高的断崖绝壁凌空飞下直泻犀牛潭，气势排山倒海。水流下落过程中，势能和动能的转化关系怎样？提示：势能减少，动能增加。,二、机械能守恒定律1.推导过程:做自由落体运动的物体,经过高度为h1的B点时的速度为v1,下落到高度为h2的C点时速度为v2,如图所示,研究从B到C的这段运动过程.设重力做的功为WG,由动能定理得,由重力做功和重力势能变化的关系知WG=mgh1-mgh2,亦即Ep1+Ek1=Ep2+Ek2,2.内容:在只有重力(或弹力)做功的情况下,物体的动能和势能发生相互转化,而机械能总量保持不变,这个结论叫做机械能守恒定律.3.表达式:Ep1+Ek1=Ep2+Ek2.预习交流2机械能守恒的条件是什么?答案:只有重力(或弹力)做功.,“蹦极”是一项极富有刺激性的运动,某人身系弹性绳从高空架上自由落下后直到最低点的过程中,若忽略空气阻力,人与弹性绳的机械能是否守恒?下落过程中的能量是怎样变化的?答案:人下落过程中,忽略空气阻力,只有重力和弹性绳的弹力做功,人与弹性绳的机械能守恒.下落过程中,重力做正功,重力势能减少,转化为人的动能.弹性绳拉紧后,弹力对人做负功,弹性势能增加,人的动能和重力势能又转化为弹性势能.,【例1】(多选)下列关于机械能是否守恒的叙述中正确的是()A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.做匀变速运动的物体机械能可能守恒C.外力对物体做功为零时,物体的机械能一定守恒D.系统内只有重力和弹力做功时,系统的机械能一定守恒解析:做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒,比如降落伞匀速下落,机械能减少,故A错误;做匀变速运动的物体机械能可能守恒,比如自由落体运动,故B正确;机械能守恒的条件是系统内只有重力和弹力做功,故C错误,D正确.答案:BD,1.关于机械能守恒定律的适用条件,下列说法中正确的是()A.只有重力和弹力作用时,机械能才守恒B.当有除重力外的其他外力作用时,只要合力为零,机械能守恒C.当有除重力外的其他外力作用时,只要其他外力不做功,机械能守恒D.炮弹在空中飞行不计阻力时,仅受重力作用,所以爆炸前后机械能守恒答案:C解析:机械能守恒的条件是只有重力和系统内的弹力做功,如果这里的弹力是外力,且做功不为零,机械能不守恒,A错;物体受其他外力作用且合力为零时,机械能可以不守恒,如拉一物体匀速上升,合力为零,但机械能不守恒,B错;C选项中,这里的其他外力不含重力,满足机械能守恒的条件;对于D选项,在炮弹爆炸过程中,爆炸时产生的化学能转化为机械能,机械能不守恒.,2.滑雪运动深受人民群众喜爱.某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中()A.所受合外力始终为零B.所受摩擦力大小不变C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变答案:C解析:运动员从滑道A点滑行到B点过程中做匀速圆周运动,合外力提供向心力,合外力不等于零且方向始终指向圆心,故合外力不做功,选项A错误、C正确;由于运动员从滑道A点到B点过程中做匀速圆周运动,故切向合力为零,摩擦力等于重力沿切向的分力,大小不断变化,选项B错误;运动员运动过程要克服摩擦力做功,故机械能减小,选项D错误.,应用机械能守恒定律的解题模型,1以10m/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10m/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？,解析(1)