8.4（第一课时）机械能守恒定律(共18张PPT)

1、04.机械能守恒定律能量是物理学中最重要意义最深远的概念之一，诺贝尔物理学奖获得者费恩曼说：“自然界经历的多种多样变化中，唯独能量不变”，这就是能量守恒定律的萌芽。一切自然现象都涉及能量，人类活动离不开能量，能量无处不在，且可以互相转化（本章开头介绍过）。牛顿是经典力学的奠基人，他提出了“三大定律”和“万有引力定律”，但他也未能把“能量”这个概念留给我们，也许是这个概念在当时看来太笼统，太抽象，太难描述了，但牛顿之前就有了能量研究的“萌芽”，那就是伽利略。一.伽利略理想斜面实验若不计空气阻力与摩擦，小球释放后总能到达与原来相同的高度，好像“记得”自己的位置，物理学家说这里面有某个量是守恒的，那

2、就是能量。二.动能与势能的相互转化物体由于被举高而具有的能量重力势能重力做功与重力势能关系：WG=-EP，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加。物体由于运动而具有的能量动能合力做功与动能关系： W合=Ek，合外力做正功，动能增加，合外力做负功，动能减少。功是能转化的量度高度降低时重力做正功，重力势能减小，但速度增大，动能增加，势能向动能转化。高度上升时重力做负功，重力势能增大，但速度减小，动能减小，动能向势能转化。不论何种情况，能的总量不变。二.动能与势能的相互转化不仅重力势能与动能之间能相互转化，弹性势能与重力势能、动能之间也能相互转化。以上例子说明，重力势能，弹性势能，动能之

3、间有密切联系，我们把他们统称为机械能(用E表示，单位J，标量)。通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。如果是弹性小球与地面碰撞不损失能量，小球在真空中能回到原来高度吗？油中呢？为什么？动能与重力势能的转化属于机械能的转化，而克服阻力做功就转化成了内能，属于另一种形式的能量，如果只有重力或者弹力做功，又有什么规律呢？这里以动能与重力势能的相互转化为例，讨论这个问题。我们讨论物体沿光滑曲面滑下的情形。由动能定理：由重力做功与重力势能关系：两式联立得：可见，在只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。2122122121mvmvEEEWkkkGv1v221

4、21mghmghEEEWPPPG221122221121222121212121KPKPEEEEmvmghmvmghmvmvmghmgh即：三.机械能守恒定律同样可以证明，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能互相转化时总的机械能也保持不变。1.定义：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。这叫作机械能守恒定律。它是力学中的一条重要定律，是普遍的能量守恒定律在力学范围内的表现形式。2.条件：对单一物体：只有重力或弹力做功对物体系统：只有动能和势能相互转化，没有其它形式的能产生，则系统机械能守恒（可以有其它力做功，但不和其它能转化）三.机械能守恒定律3.表

5、达式：守恒思想：转化思想：转移思想：(对一系统)0212211EEEEEEEKPKP或或KPKPKPEEEEEE或或减增增减BAEE三.机械能守恒定律4.对机械能守恒定律的理解：只受重力或弹力，机械能守恒三.机械能守恒定律4.对机械能守恒定律的理解：受其它力，但其它力不做功，机械能守恒。三.机械能守恒定律4.对机械能守恒定律的理解：受其它力，其它力做功的代数和为零，机械能不变，但不能讲机械能守恒。三.机械能守恒定律4.对机械能守恒定律的理解：对一系统：若只有动能和势能相互转换，没有机械能和其它形式的能相互转换，则系统机械能守恒。地面光滑，凹槽斜面不固定例1.一个物体在平衡力的作用下运动,则在该

6、物体的运动过程中,以下说法错误的是( )A.机械能一定保持不变B.动能一定保持不变C.动能保持不变,而重力势能可能变化D.若重力势能发生了变化,则机械能一定变化例2.从同一高度以相同的初速率向不同方向抛出质量相同的几个物体，不计空气阻力，则以下说法不正确的是( )A.它们落地时的动能都相同B.它们落地时重力的即时功率相同C.它们重力的平均功率不一定相同D.它们重力所做的功一定相同AB例3.下列几个物理过程中,机械能一定守恒的是(不计空气阻力)( )A.物体沿光滑曲面自由下滑的过程B.气球匀速上升的过程C.铁球在水中下沉的过程D.在拉力作用下,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

7、F.将物体竖直向上抛出,物体减速上升的过程AF三.机械能守恒定律5.解题步骤：明确研究对象，分析系统内各物体受力情况分析各力做功情况，看是否满足机械能守恒的条件选取零势能面，找出初末状态的动能势能（分析是动能转化成势能还是势能转化成动能）列式求解（注意单位统一用国际单位）注意：利用机械能守恒定律解题，只需考虑过程的初、末状态，不必考虑两个状态间过程。Lm例4.如图所示，一质量为m的小球用长为L的细线悬挂，现把小球拉到与竖直方向成角度静止释放，则小球运动到最低点时速度大小为多少？ （不计空气阻力）解：经分析，小球受到拉力与重力作用，但是拉力不做功，只有重力做功，故机械能守恒，取最低点为零势能面。该表达式也可以理解成势能向动能转化，用转化思想解题可以不规定零势能面。)cos(221)cos(2LLgvmvLLmg 应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态间过程的细节，这样就简化了计算。如果直接用牛顿定律解决