高中物理 44 机械能守恒定律同课异构课件1 粤教版必修2

1、第四章 机械能和能源第四节 机械能守恒定律粤教版必修粤教版必修2复习回顾复习回顾 本章学习的几种能量形式本章学习的几种能量形式动能动能ek=1/2 mv2势能势能重力势能重力势能ep=mgh弹性势能弹性势能ep=1/2 kl2机械能机械能e=ek+ep思考：动能思考：动能和势能存在和势能存在何种关系？何种关系？生活中的例子生活中的例子伊辛巴耶娃撑高跳伊辛巴耶娃撑高跳黄果树瀑布黄果树瀑布 物体物体只受重力作用只受重力作用 例例1 1：做自由落体运动的小球：做自由落体运动的小球21mghmghwg1 1、根据动能定理、根据动能定理2 2、根据重力做功、根据重力做功3 3、联立二式得：、联立二式得：

2、 或可写为：或可写为：2121222121mghmghmvmv21222121mvmvwg2221212121mghmvmghmvv1v2h1h2一、动能和势能的转化一、动能和势能的转化2121222121mghmghmvmv2221212121mghmvmghmv思考：两个式子的含义？思考：两个式子的含义？动能增加动能增加ek重力势能减少重力势能减少ep初态机械能初态机械能e1末态机械能末态机械能e2物体物体只受重力只受重力作用作用，动能和，动能和重力势能可以重力势能可以相互转化，而相互转化，而总的机械能保总的机械能保持不变。持不变。 物体不只受重力作用，但物体不只受重力作用，但只有重力做功

3、，只有重力做功，其他力不做功其他力不做功 例例2 2：小球沿光滑曲面下滑：小球沿光滑曲面下滑mgfnh1h2分析：下滑过程中支持力做功？分析：下滑过程中支持力做功？ 重力势能变化？重力势能变化？ 动能变化？动能变化？012mghmghwegp21222121mvmvwegk零势面零势面cabmgft分析：绳子拉力做功？分析：绳子拉力做功？ 零势面零势面h0bcpmghmghe021 210)(2b2bcbcbgkmghmvmghmvhhmgwe得 物体不只受重力作用，但物体不只受重力作用，但只有重力做功，其只有重力做功，其他力不做功他力不做功 例例3 3：钢球在竖直面摆动（忽略空气阻力）：钢球

4、在竖直面摆动（忽略空气阻力）只有重力做功只有重力做功时，动能和重时，动能和重力势能可以相力势能可以相互转化，而总互转化，而总的机械能保持的机械能保持不变。不变。mgfnh1h2cabmgfth讨论讨论有其他力做功时，机械能会守恒吗？有其他力做功时，机械能会守恒吗？思考：若钢球换成轻质球，会发生什么情况？思考：若钢球换成轻质球，会发生什么情况？cab球越摆越低球越摆越低w总总=wg+wfek2-ek1ep1-ep2ek2+ep2=ek1+ep1+wfe2=e1+wf （wf0）机械能机械能不守恒不守恒势能包含势能包含重力势能重力势能和和弹性势能弹性势能只有重力做功只有重力做功机械能守恒机械能守恒

5、只有弹力做功只有弹力做功机械能守恒？机械能守恒？根据动能定理：根据动能定理：wf= ek2-ek1 根据弹力做功：根据弹力做功：wf= ep1-ep2 联立联立式：式：ep1+ek1=ep2+ek2fnmgft e1 = e2 机械能守恒机械能守恒二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律在在只有只有重力做功重力做功或或弹力做功弹力做功的物体的物体系统内，系统系统内，系统只只发生动能与势能的相互发生动能与势能的相互转化，而总的机械能保持不变转化，而总的机械能保持不变。1 1、内容、内容2 2、机械能守恒条件、机械能守恒条件只有只有重力做功重力做功或弹簧或弹簧弹力做功弹力做功理解：理解： 物体只受重力

6、或弹簧弹力，不受其他力。物体只受重力或弹簧弹力，不受其他力。 物体受到重力和弹簧弹物体受到重力和弹簧弹力，还受到其他力，但其力，还受到其他力，但其他力不做功，或其他力做他力不做功，或其他力做的总功为零。的总功为零。用绳拉着一个物体用绳拉着一个物体沿着粗糙的斜面下沿着粗糙的斜面下滑，而且拉力等于滑，而且拉力等于摩擦力。摩擦力。除除重力和弹力之外重力和弹力之外其它力其它力做的功的做的功的和和为为零零说一说下列下列实例实例中哪中哪些情些情况机况机械能械能是守是守恒的恒的用绳拉着一个物体用绳拉着一个物体沿着粗糙的斜面下沿着粗糙的斜面下滑，且拉力等于摩滑，且拉力等于摩擦力。擦力。跳伞员利用降落伞在空跳伞

7、员利用降落伞在空中匀速下落。中匀速下落。抛出的篮球在空中运抛出的篮球在空中运动（不计阻力）。动（不计阻力）。光滑水平面上运光滑水平面上运动的小球，把弹动的小球，把弹簧压缩后又被弹簧压缩后又被弹回来。回来。v如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为10m10m，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地高度地高度h h至少为多少？（不考虑空气阻力和摩擦至少为多少？（不考虑空气阻力和摩擦阻力）阻力）如果考虑阻力的影响，如果考虑阻力的影响，则高度还是则高度还是20m20m吗？吗？练一练hbavv0ggggv0gg只受重力只受

8、重力只受弹簧弹力只受弹簧弹力受重力和受重力和弹簧弹力弹簧弹力机械能守恒定律机械能守恒定律:1. 在在只有只有重力和弹簧的弹力做功重力和弹簧的弹力做功的情况下，物体的动能的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变. 2. 对机械能守恒定律的理解：对机械能守恒定律的理解：（1）系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能）系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能.即即 e1 = e2 或或 1/2mv12 + mgh1= 1/2mv22 + mgh2（2）物体（或系统）减少的势能等于物）物体（或系统）减少的势能等于物 体（或系统）体（或

9、系统） 增加的动能，反之亦然。增加的动能，反之亦然。即即 -ep = ek （3）若系统内只有）若系统内只有a、b两个物体，则两个物体，则a减少的机械能减少的机械能 ea等于等于b增加的机械能增加的机械能e b 即即 -ea = eb 例例1. 一个物体在平衡力的作用下运动一个物体在平衡力的作用下运动,则在该物体的运动过程则在该物体的运动过程中中, 物体的物体的 ( ) a. 机械能一定保持不变机械能一定保持不变 b. 动能一定保持不变动能一定保持不变 c. 动能保持不变动能保持不变, 而重力势能可能变化而重力势能可能变化 d. 若重力势能发生了变化若重力势能发生了变化, 则机械能一定发生变化

10、则机械能一定发生变化bcd 机械能守恒的条件机械能守恒的条件 例例2. 下列几个物理过程中下列几个物理过程中,机械能机械能一定一定守恒的是守恒的是(不不计空气阻力计空气阻力) ( ) a.物体沿光滑曲面自由下滑的过程物体沿光滑曲面自由下滑的过程 b.气球匀速上升的过程气球匀速上升的过程 c.铁球在水中下下沉的过程铁球在水中下下沉的过程 d.在拉力作用下在拉力作用下,物体沿斜面匀速上滑的过程物体沿斜面匀速上滑的过程 e.物体沿斜面加速下滑的过程物体沿斜面加速下滑的过程 f.将物体竖直向上抛出将物体竖直向上抛出,物体减速上升的过程物体减速上升的过程a f 例例3、 以下说法正确的是（以下说法正确的

11、是（ ）（a a）一个物体所受的合外力为零，它的机械能一）一个物体所受的合外力为零，它的机械能一 定守恒定守恒（b b）一个物体做匀速运动，它的机械能一定守恒）一个物体做匀速运动，它的机械能一定守恒（c c）一个物体所受的合外力不为零，它的机械能）一个物体所受的合外力不为零，它的机械能 可能守恒可能守恒（d d） 一个物体所受合外力的功为零，它一定保持一个物体所受合外力的功为零，它一定保持 静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动c例例4 4、如下图所示，小球从高处下落到竖直放置的如下图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧轻弹簧 上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，上，在将弹簧压缩到最短的整个过

12、程中，下列关于能量下列关于能量 的叙述中正确的是（的叙述中正确的是（ ） （a a）重力势能和动能之和总保持不变）重力势能和动能之和总保持不变（b b）重力势能和弹性势能之和总保持不变）重力势能和弹性势能之和总保持不变（c c）动能和弹性势能之和总保持不变）动能和弹性势能之和总保持不变（d d）重力势能、弹性势能和动能之和总）重力势能、弹性势能和动能之和总 保持不变保持不变d 例例5. 长为长为l质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在质量分布均匀的绳子，对称地悬挂在轻小的定滑轮上，如图所示轻小的定滑轮上，如图所示.轻轻地推动一下，让绳轻轻地推动一下，让绳子滑下，那么当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度子

13、滑下，那么当绳子离开滑轮的瞬间，绳子的速度为为 .解：解：由由机械能守恒定律，取机械能守恒定律，取小滑轮处为零势能面小滑轮处为零势能面.22124212mvlmglmgglv21gl/2v 机械能守恒的应用机械能守恒的应用单个物体单个物体例例6、如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾、如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾=30，另一，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定轮，两边与地面垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定轮，两端分别与物块端分别与物块a和和b连结，连结，a的质量为的质量为4m，b的质量为的质量为m，开始时，开始时将将b按在地面上不动，然后放开手，让按在地面上不动，然后放开手，让a沿斜面下滑而沿斜面下滑而b上升。上升。物块物块a与斜面间无摩擦。设当与斜面间无摩擦。设当a沿斜面下滑沿斜面下滑s 距离