第2章 第3节 能量守恒定律

1、名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习第第3 3节节 能量守恒定律能量守恒定律名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习1理解机械能守恒定律，能用机械能守恒定律分析生活和理解机械能守恒定律，能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题生产中的有关问题2了解自然界中存在多种形式的能量，知道能量守恒是最了解自然界中存在多种形式的能量，知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一基本、最普遍的自然规律之一3体会了解生活和生产实践中能的转化现象，并能将能量体会了解生活和生产实践中能的转化现象，并能将能量守恒定律在实际生活中加以应用守恒定律在

2、实际生活中加以应用名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习一、机械能的转化和守恒的实验探究一、机械能的转化和守恒的实验探究在在_的条件下，物体的重力势能和动能可以的条件下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒相互转化，但总的机械能守恒速度的测量：做匀变速直线运动的纸带上某点的速度的测量：做匀变速直线运动的纸带上某点的_ _等于相邻两点间的平均速度等于相邻两点间的平均速度mgh只有重力做功只有重力做功瞬时速瞬时速度度名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律机械能：指机械能：指_和和_之和在一定条件下，物体的动之和在一定条件下，物体

3、的动能和势能可以能和势能可以_如图如图231所示，质量为所示，质量为m的小球做自由落体运动的过程的小球做自由落体运动的过程中经过中经过A、B两点，则两点，则动能动能势能势能相互转化相互转化mgh1mgh2mgh1mgh2图图231名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习机械能守恒定律机械能守恒定律(1)定律：在只有定律：在只有_的情况下，物体的的情况下，物体的_与与_可以发生相互转化，但机械能的总量可以发生相互转化，但机械能的总量_(2)适用条件：只有适用条件：只有_做功，其他力对物体做功，其他力对物体不做功，与物体的运动状态无关不做功，与物体的运动状态无关Ek1Ep1重力重力(弹力弹

4、力)动能动能势能势能保持不变保持不变重力重力(或弹力或弹力)名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习思考思考如果一个物体做匀速直线运动，其机械能一定守如果一个物体做匀速直线运动，其机械能一定守恒吗？恒吗？提示提示不一定物体做匀速直线运动，所受合外力为不一定物体做匀速直线运动，所受合外力为零，即合外力做功为零，物体的动能不变，但重力势能零，即合外力做功为零，物体的动能不变，但重力势能不一定不变，例如物体在竖直方向做匀速直线运动时，不一定不变，例如物体在竖直方向做匀速直线运动时，动能不变，但重力势能改变，物体的机械能就不守恒动能不变，但重力势能改变，物体的机械能就不守恒名师解疑名师解疑分类

5、例析分类例析自主学习自主学习三、能量守恒定律三、能量守恒定律能量的转化能量的转化物体的弹性势能和物体的弹性势能和_可以相互转化，并且若只有可以相互转化，并且若只有_ 做功，则物体的动能与弹性势能的总和做功，则物体的动能与弹性势能的总和_如果有其他力做功，就会有其他形式的能与如果有其他力做功，就会有其他形式的能与_发生发生相互转化；自然界中的其他形式的能量也是可以相互相互转化；自然界中的其他形式的能量也是可以相互 _的的能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空_，它只能从一种形式它只能从一种形式_另一种形式，或从一个物体另一种形式，或从一个物体_另

6、一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变它是自然界最普遍、最基本的规律之一不变它是自然界最普遍、最基本的规律之一动能动能弹力弹力保持不变保持不变机械能机械能转化转化消失消失转化为转化为转移到转移到名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习永动机：永远都不可能制成不消耗任何永动机：永远都不可能制成不消耗任何_却能持续不却能持续不断地对外断地对外_的永动机的永动机几种常见的力做功与能量转化的对应关系几种常见的力做功与能量转化的对应关系(1)重力做功：重力做功：_与其他形式的能相互转化与其他形式的能相互转化(2)弹力做功：弹力做功：_与其他形式的能

7、相互转化与其他形式的能相互转化(3)合外力做功：合外力做功：_与其他形式的能相互转化与其他形式的能相互转化(4)除重力、系统内弹力外，其他力做功：除重力、系统内弹力外，其他力做功：_与其他与其他形式的能相互转化形式的能相互转化能量能量做功做功重力势能重力势能弹性势能弹性势能动能动能机械能机械能名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习一、机械能的转化和守恒的实验探究一、机械能的转化和守恒的实验探究实验原理实验原理实验器材实验器材铁架台铁架台(带铁夹带铁夹)、打点计时器、重物、打点计时器、重物(带纸带夹带纸带夹)、纸带、纸带(数数条条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、学生电源、复写纸、导线、毫

8、米刻度尺、学生电源名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习实验步骤实验步骤(1)按图按图232所示把打点计时器固所示把打点计时器固定在铁架台上，用导线把打点计时定在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好器与电源连接好(2)把纸带的一端用夹子固定在重物把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近在打点计时器附近图图232(3)先接通电源，后松开手，让重物带着纸带自由下落先接通电源，后松开手，让重物带着纸带自由下落(4)重复几次，得到重复几次，得到35条打好点的纸带条打

9、好点的纸带名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习(5)选取点迹较为清晰，且第一、二两计时点间距接近选取点迹较为清晰，且第一、二两计时点间距接近2 mm的一条纸带，纸带上第一个点记为的一条纸带，纸带上第一个点记为O，然后在距离点，然后在距离点O较远的地方选取等时间间隔的点，依次标上较远的地方选取等时间间隔的点，依次标上1、2、3、用刻度尺测出对应的下落高度用刻度尺测出对应的下落高度h1、h2、h3、(6)计算出各点对应的瞬时速度计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3、名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习数据处理数据处理名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习温馨提

10、示温馨提示法一中的法一中的h是是v对应的点到起始点的距离；法二中对应的点到起始点的距离；法二中的的hAB是是vA、vB对应点之间的距离对应点之间的距离名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习实验结论实验结论在误差允许的范围内，物体的动能增加量和重力势能的在误差允许的范围内，物体的动能增加量和重力势能的减少量是相等的，在只有重力做功的情况下机械能守恒减少量是相等的，在只有重力做功的情况下机械能守恒定律得以验证定律得以验证误差分析误差分析(1)测量长度会带来偶然误差减小偶然误差的办法：测量长度会带来偶然误差减小偶然误差的办法：测距离都应从测距离都应从O点测起；点测起；多次测量取平均值；多次

11、测量取平均值；选取的选取的计数点应尽可能离计数点应尽可能离O点远些，以减小相对误差点远些，以减小相对误差(2)重物在拖着纸带下落的过程中必然受到阻力作用，主重物在拖着纸带下落的过程中必然受到阻力作用，主要是打点计时器与纸带间的摩擦力以及空气的阻力克要是打点计时器与纸带间的摩擦力以及空气的阻力克服这些阻力做功要消耗能量，所以重物动能的增加量服这些阻力做功要消耗能量，所以重物动能的增加量Ek名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习必定小于重力势能的减少量必定小于重力势能的减少量Ep.这是实验设计上带来的系这是实验设计上带来的系统误差减小这种误差的方法有：统误差减小这种误差的方法有：让打点计

12、时器的限让打点计时器的限位孔在同一竖直线上；位孔在同一竖直线上；适当增加重物的质量，减小重适当增加重物的质量，减小重物的体积物的体积二、判断机械能是否守恒的方法二、判断机械能是否守恒的方法判断系统的机械能是否守恒，通常可采用下列三种方判断系统的机械能是否守恒，通常可采用下列三种方法：法：(1)做功条件分析法做功条件分析法应用系统机械能守恒的条件进行分析若物体系统内只应用系统机械能守恒的条件进行分析若物体系统内只有重力或弹力做功，其他力均不做功，则系统的机械能有重力或弹力做功，其他力均不做功，则系统的机械能守恒守恒名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习(2)能量转化分析法能量转化分析法

13、从能量转化的角度进行分析若只有系统内物体间动能和重从能量转化的角度进行分析若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能(如没有内能增如没有内能增加加)，则系统的机械能守恒，则系统的机械能守恒(3)增减情况分析法增减情况分析法直接从机械能各种形式能量的增减情况进行分析若系统的直接从机械能各种形式能量的增减情况进行分析若系统的动能与势能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒；若系动能与势能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒；若系统的动能统

14、的动能(或势能或势能)不变，而势能不变，而势能(或动能或动能)却发生了变化，则系却发生了变化，则系统的机械能不守恒；若系统内各个物体的机械能均增加或均统的机械能不守恒；若系统内各个物体的机械能均增加或均减少，则系统的机械能也不守恒当然，这种方法只能判减少，则系统的机械能也不守恒当然，这种方法只能判名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习断系统的机械能明显不守恒的情况，对于另一些情况断系统的机械能明显不守恒的情况，对于另一些情况(如系统如系统的动能增加而势能减少的动能增加而势能减少)则无法作出定性的判断则无法作出定性的判断温馨提示温馨提示绳子突然绷紧、物体碰撞后合在一起等，如果题绳子突然

15、绷紧、物体碰撞后合在一起等，如果题目没有特别说明，则认为机械能不守恒目没有特别说明，则认为机械能不守恒应用机械能守恒定律时，系统内相互作用的物体间的力可以应用机械能守恒定律时，系统内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统的初、末状态的物恒而且机械能守恒定律只涉及物体系统的初、末状态的物理量，不需要分析中间过程的复杂变化，使处理问题得到简理量，不需要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：化应用的基本思路如下：三、应用机械能守恒定律解题的思路三、应用机械能

16、守恒定律解题的思路名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习(1)选取研究对象选取研究对象物体或系统物体或系统(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析和做功情根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析和做功情况分析，判断机械能是否守恒况分析，判断机械能是否守恒(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末状态恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末状态时的机械能时的机械能(4)根据机械能守恒定律列方程，进行求解根据机械能守恒定律列方程，进行求解温馨提示温馨提示系统的机械能守恒是指在整个过程中，系统的机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械能始终不变(

17、不仅仅是初状态和末状态的机械能相等不仅仅是初状态和末状态的机械能相等)，但，但在应用机械能守恒定律解决问题时，只需考虑所选定的两个在应用机械能守恒定律解决问题时，只需考虑所选定的两个状态状态(不一定是运动过程的初、末状态不一定是运动过程的初、末状态)即可，不必考虑两个即可，不必考虑两个状态之间过程的细节状态之间过程的细节名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习教材资料分析教材资料分析讨论与交流讨论与交流跳板跳水运动员在弹离跳板后，先上升到一定的高度，在空跳板跳水运动员在弹离跳板后，先上升到一定的高度，在空中完成一系列复杂而优美的动作后入水若将运动员视为质中完成一系列复杂而优美的动作后入

18、水若将运动员视为质点，请你分析一下从运动员起跳到入水的全过程中，有哪些点，请你分析一下从运动员起跳到入水的全过程中，有哪些能量发生了相互转化说出你的根据，并跟其他同学一起讨能量发生了相互转化说出你的根据，并跟其他同学一起讨论交流各自的看法论交流各自的看法点拨点拨运动员在板上起跳过程，运动员体内的一部分化学能运动员在板上起跳过程，运动员体内的一部分化学能转化为板的弹性势能，起跳过程运动员的一部分化学能和板转化为板的弹性势能，起跳过程运动员的一部分化学能和板的弹性势能转化为运动员的动能，上升过程中运动员的动能的弹性势能转化为运动员的动能，上升过程中运动员的动能转化为重力势能，下降过程中重力势能又转

19、化为动能转化为重力势能，下降过程中重力势能又转化为动能.名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习对机械能守恒条件的理解对机械能守恒条件的理解【典例典例1】 下列关于机械能守恒的说法正确的是下列关于机械能守恒的说法正确的是 ()A做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B做匀加速直线运动的物体的机械能不可能守恒做匀加速直线运动的物体的机械能不可能守恒C运动物体只要不受摩擦力作用，其机械能就一定守恒运动物体只要不受摩擦力作用，其机械能就一定守恒D物体只发生动能和势能的相互转化时，其机械能一定物体只发生动能和势能的相互转化时，其机械能一定守恒守恒名师解疑名师解

20、疑分类例析分类例析自主学习自主学习解析解析答案答案D逐项分析逐项分析选项选项做匀速直线运动只是动能不变做匀速直线运动只是动能不变，不能确定不能确定其势能是否变化其势能是否变化，如匀速上升如匀速上升，动能不动能不变变，势能增加势能增加，机械能增加机械能增加A错误错误物体做自由落体运动物体做自由落体运动，是匀加速直线运是匀加速直线运动动，机械能守恒机械能守恒B错误错误把物体从地面吊起把物体从地面吊起，不受摩擦力不受摩擦力，但机械但机械能不守恒能不守恒C错误错误物体只有动能和势能相互转化时物体只有动能和势能相互转化时，其机械其机械能守恒能守恒D正确正确名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习

21、借题发挥借题发挥判断机械能是否守恒的两种常用方法判断机械能是否守恒的两种常用方法(1)根据做功分析，如果只有重力或系统内弹力做功，则机械根据做功分析，如果只有重力或系统内弹力做功，则机械能守恒能守恒(2)根据能量转化分析，如果系统的机械能与其他形式的能没根据能量转化分析，如果系统的机械能与其他形式的能没有相互转化，则系统的机械能守恒有相互转化，则系统的机械能守恒名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习【变式变式1】 下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A机械能守恒时，物体一定只受重力或弹力作用机械能守恒时，物体一定只受重力或弹力作用B物体处于平衡状态时，机械能一定守恒物体处于平衡状态

22、时，机械能一定守恒C物体所受合力不为零时，其机械能可能守恒物体所受合力不为零时，其机械能可能守恒D物体机械能的变化等于合外力对物体做的功物体机械能的变化等于合外力对物体做的功名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习解析解析机械能守恒时，只有重力或弹力做功，但可以受其他机械能守恒时，只有重力或弹力做功，但可以受其他外力作用，其他外力不做功即可，外力作用，其他外力不做功即可，A错误；在竖直方向匀速错误；在竖直方向匀速上升的物体处于平衡状态，但其机械能一直增大，上升的物体处于平衡状态，但其机械能一直增大，B错误；错误；物体做自由落体运动时只受重力作用，合外力不为零，其机物体做自由落体运动时只

23、受重力作用，合外力不为零，其机械能守恒，械能守恒，C正确；由动能定理知，合外力对物体做的功等正确；由动能定理知，合外力对物体做的功等于物体动能的变化，如在光滑斜面上下滑的物体，合外力对于物体动能的变化，如在光滑斜面上下滑的物体，合外力对物体做的功是重力做功，不为零，而物体的机械能守恒，物体做的功是重力做功，不为零，而物体的机械能守恒，D错误错误答案答案C名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习【典例典例2】 如图如图233所示，质量为所示，质量为m的木块放在光滑的水的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为平桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为M的砝码相的砝码相连连系统机械能守恒问题的处理方法系统机械能守恒问题的处理方法图图233已知已知M2m，让绳拉直后使砝码从静止开，让绳拉直后使砝码从静止开始下降始下降h(此时竖直绳长小于桌