第3课时 机械能 机械能守恒定律

1、第第3 3课时机械能机械能守恒定律课时机械能机械能守恒定律 知识梳理知识梳理考点透析考点透析知识梳理知识梳理 教材导引教材导引 以题扣点以题扣点教材导读教材导读1.1.教材上是怎样分析物体在竖直方向运动过程中能量的转化的教材上是怎样分析物体在竖直方向运动过程中能量的转化的? ?答案答案: :通过物体自由下落或沿光滑斜面滑下通过物体自由下落或沿光滑斜面滑下, ,重力势能转化为动能重力势能转化为动能, ,物物体以一定速度竖直上升或沿光滑斜面滑上体以一定速度竖直上升或沿光滑斜面滑上, ,动能转化为重力势能动能转化为重力势能. .2.2.教材上是如何推导机械能守恒定律的教材上是如何推导机械能守恒定律的

2、? ?基础提点基础提点知识点一知识点一 重力势能、弹性势能重力势能、弹性势能1.1.重力做功与重力势能重力做功与重力势能(1)(1)重力做功的特点重力做功的特点重力做功与重力做功与 无关无关, ,只与始末位置的只与始末位置的 有关有关. .(2)(2)重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系定性关系定性关系: :重力对物体做正功重力对物体做正功, ,重力势能就重力势能就 ; ;重力对物重力对物体做负功体做负功, ,重力势能就重力势能就 . .定量关系定量关系: :物体从位置物体从位置A A到位置到位置B B时时, ,重力对物体做的功等于重力对物体做的功等于物体重力势能的物体重力

3、势能的 , ,即即W WG G= = . .重力势能的变化量是绝对的重力势能的变化量是绝对的, ,与参考面的选取与参考面的选取 . .路径路径高度差高度差减小减小增加增加变化量变化量E EpApA-E-EpBpB无关无关2.2.弹性势能弹性势能(1)(1)定义定义发生弹性形变的物体的各部分之间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由于有弹力的相互作用而具有的势能有的势能. .(2)(2)弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系变化的关系. .对

4、于弹性势能对于弹性势能, ,一般地物体的弹性形变量越大一般地物体的弹性形变量越大, ,弹性势能弹性势能 . .越大越大【试练【试练1 1】 一实心铁球与一实心木球质量相等一实心铁球与一实心木球质量相等, ,将它们放在同将它们放在同一水平地面上一水平地面上, ,下列结论中正确的是下列结论中正确的是( ( ) )A.A.铁球的重力势能大于木球的重力势能铁球的重力势能大于木球的重力势能B.B.铁球的重力势能等于木球的重力势能铁球的重力势能等于木球的重力势能C.C.铁球的重力势能小于木球的重力势能铁球的重力势能小于木球的重力势能D.D.以上三种情况都有可能以上三种情况都有可能解析解析: :因铁球和木球

5、的密度不同因铁球和木球的密度不同, ,所以质量相等的铁球和木球所以质量相等的铁球和木球, ,木球的体积较大木球的体积较大, ,放在同一水平地面上时放在同一水平地面上时, ,木球的重心高木球的重心高, ,因此因此, ,木球的重力势能大于铁球的重力势能木球的重力势能大于铁球的重力势能, ,选项选项C C正确正确. .C C机械能机械能守恒定律机械能机械能守恒定律知识点二知识点二1.1.机械能机械能: :动能、动能、 势能和势能和 势能统称为机械能势能统称为机械能. .2.2.机械能守恒定律机械能守恒定律(1)(1)内容内容: :在只有重力或弹力做功的在只有重力或弹力做功的 内内, , 与与 可可互

6、相转化互相转化, ,而总的机械能而总的机械能 . .(2)(2)三种守恒表达式三种守恒表达式角度角度适用对象适用对象表达式表达式意义意义守恒守恒角度角度一个物体一个物体E E1 1=E=E2 2机械能时刻相等机械能时刻相等转化转化角度角度两个或多个物体两个或多个物体EEk k=-E=-Ep p动增动增( (减减) )等于势减等于势减( (增增) )转移转移角度角度两个物体两个物体EEA A=-E=-EB BA A增增( (减减) )等于等于B B减减( (增增) )重力重力弹性弹性物体系统物体系统动能动能势能势能保持不变保持不变【试练【试练2 2】 关于机械能是否守恒关于机械能是否守恒, ,下

7、列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.B.做圆周运动的物体机械能一定守恒做圆周运动的物体机械能一定守恒C.C.做变速运动的物体机械能可能守恒做变速运动的物体机械能可能守恒D.D.合外力对物体做功不为零合外力对物体做功不为零, ,机械能一定不守恒机械能一定不守恒解析解析: :做匀速直线运动或圆周运动的物体做匀速直线运动或圆周运动的物体, ,不一定只有重力或弹不一定只有重力或弹力做功力做功, ,做变速运动的物体也可能只有重力或弹力做功做变速运动的物体也可能只有重力或弹力做功, ,合外力合外力对物体做的总功可能是重

8、力和弹力做的功对物体做的总功可能是重力和弹力做的功. .C C考点透析考点透析 突破重难突破重难 课堂探究课堂探究考点一考点一机械能守恒的判断机械能守恒的判断 机械能守恒条件的理解机械能守恒条件的理解(1)(1)只受重力作用只受重力作用, ,如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动体运动, ,物体的机械能守恒物体的机械能守恒. .(2)(2)受其他力受其他力, ,但其他力不做功但其他力不做功, ,只有重力或系统内的弹力只有重力或系统内的弹力做功做功. .(3)(3)物体或系统只有动能和势能的相互转化物体或系统只有动能和势能的相互转化, ,无其他形式能无其他形式

9、能量的转化量的转化. .BDBD 思路探究思路探究: : (1)(1)对于物体对于物体M,M,外力做功情况是怎样的外力做功情况是怎样的? ?答案答案: :物体物体M M向下运动向下运动, ,其重力做正功其重力做正功, ,细绳拉力做负功细绳拉力做负功. .(2)(2)对于由对于由M M、m m组成的系统运动过程中外力做功情况是怎样的组成的系统运动过程中外力做功情况是怎样的? ?答案答案: :系统受重力、滑轮的支持力作用系统受重力、滑轮的支持力作用, ,但在运动过程中只有重但在运动过程中只有重力做功力做功. .解析解析: :对物体对物体M M或或m,m,运动过程中本身重力做功运动过程中本身重力做功

10、, ,细绳拉力做功细绳拉力做功, ,机机械能不守恒械能不守恒; ;对物体对物体M M、m m组成的系统组成的系统, ,运动过程中只有重力做功运动过程中只有重力做功, ,机械能守恒机械能守恒; ;由于由于Mm,Mm,运动过程中物体运动过程中物体M M减少的重力势能应大于减少的重力势能应大于物体物体m m增加的重力势能增加的重力势能, ,故选项故选项B B、D D正确正确. .思维深化思维深化对多个物体组成的系统对多个物体组成的系统, ,除考虑是否只有重力或弹力做功外除考虑是否只有重力或弹力做功外, ,还还要考虑系统内力做功要考虑系统内力做功, ,如有滑动摩擦力做功时如有滑动摩擦力做功时, ,因有

11、摩擦生热因有摩擦生热, ,系统机械能有损失系统机械能有损失. .A A 考点二考点二机械能守恒定律的应用机械能守恒定律的应用 审题图示审题图示方法技巧方法技巧当物体与弹簧之间发生相互作用的过程中当物体与弹簧之间发生相互作用的过程中, ,由于弹簧弹力随由于弹簧弹力随形变量的变化而变化形变量的变化而变化, ,在求弹簧的弹力做功或弹簧的弹性势在求弹簧的弹力做功或弹簧的弹性势能时能时, ,通常可以根据系统的机械能守恒或功能关系进行分析通常可以根据系统的机械能守恒或功能关系进行分析. .答案答案: : (1)3 m/s (1)3 m/s(2)3.2 N(2)3.2 N方向向下方向向下考点三考点三多物体及多过程机械能守恒问题多物体及多过程机械能守恒问题思路探究思路探究: : (1)“ (1)“轨道的轨道的ADAD段光滑段光滑”有怎样的意义有怎样的意义? ?答案答案: :轨道的轨道的ADAD段光滑段光滑, ,故轻杆由释放到故轻杆由释放到P P球到达球到达C C点的过程中点的过程中, ,除重力外除重力外, ,其他力对由其他力对由P P、Q Q球和轻杆组成的系统不做功球和轻杆组成的系统不做功. .(2)P(2)P、Q Q两球各自的机械能守恒吗两球各自的机械能守恒吗? ?答案答案: :不守恒不守恒, ,除两球各自重力做功外除两球各自重力做功外, ,杆对两球的作用力分杆对两