高中物理经典课件机械能守恒定律

5.8机械能守恒定律第一页，共21页。1机械能1、定义：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。机械能包括(bāokuò)动能、重力势能、弹性势能。2、表达式：Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ第二页，共21页。2小钢球实验中，小球的受力情况如何？◆受重力G和绳的拉力F作用各个力的做功情况如何？◆拉力和速度方向(fāngxiàng)总垂直，对小球不做功；只有重力对小球能做功。这个小实验说明了什么？◆小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，重力势能和动能的总和保持不变。即机械能保持不变。演示(yǎnshì)实验……GFv第三页，共21页。3小球的受力情况如何？◆重力G、支持力F1、弹力F各个力的做功情况如何？◆G和F1不做功，F做功这个小实验说明了什么？◆小球在往复运动过程中弹性(tánxìng)势能和动能在不断转化。小球在往复运动过程中总能回到原来的位置，可见，弹性(tánxìng)势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持不变。演示(yǎnshì)实验……AOBGF1F第四页，共21页。4一、动能与势能(shìnéng)的相互转化1、动能和重力势能可以相互转化2、动能和弹性势能可以相互转化

通过重力或弹簧弹力(tánlì)做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。第五页，共21页。5质量为m的物体自由(zìyóu)下落过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。根据(gēnjù)动能定理，有重力做功与重力势能的关系(guānxì)可知：由以上两式可以得到：h1v1v2mh2ABA点B点即第六页，共21页。6在只有重力做功的物体系内，动能和重力势能(zhònɡlìshìnénɡ)可以相互转化，而机械能的总量保持不变。同样可以证明：在只有(zhǐyǒu)弹簧弹力做功的物体系内，动能与势能可以相互转化，而物体机械能的总量也保持不变。由此可见：第七页，共21页。71、机械能守恒定律：表达式:在只有重力或弹力做功的物体系统(xìtǒng)内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。内容(nèiróng):或〔动能(dòngnéng)的增加等于势能的减少〕或第八页，共21页。8守恒和相等的区别：1.守恒：如果某一个物理量在某个过程中始终保持不变，那么我们就说这个(zhège)物理量在此过程中守恒.2.相等：如果一个物理量在两点的值一样，那么我们就说这个(zhège)物理量在这两点相等.第九页，共21页。92．机械能守恒定律成立(chénglì)的条件：只有重力或系统内弹簧弹力(tánlì)做功，其它力不做功〔或其它力合力所做功为零〕A、从做功(zuògōng)角度分析B、从能量转化角度分析只有系统内动能和势能相互转化，无其它形式能量之间〔如内能〕转化。只有重力或弹力做功.第十页，共21页。10【例】把一个(yīɡè)小球用细绳悬挂起来，就成为一个(yīɡè)摆〔如图〕，摆长为l,最大偏角为θ.小球运动到最低位置时的速度是多大？〖分析(fēnxī)〗拉力和速度方向总垂直，对小球不做功(zuògōng)；所以这个过程中只有重力对小球能做功(zuògōng)，机械能守恒。

θOlABGFv第十一页，共21页。11【例】把一个小球用细绳悬挂(xuánguà)起来，就成为一个摆〔如图〕，摆长为l,最大偏角为θ.小球运动到最低位置时的速度是多大？〖解〗选择(xuǎnzé)小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。小球在最低点O时为末状态：末状态的动能(dòngnéng)：Ek2=1/2mv2重力势能：Ep2=0末状态的机械能为：Ek2+Ep2=1/2mv2根据机械能守恒定律有：Ek2+Ep2=Ek1+Ep1

即1/2mv2=mgl(1-cosθ)所以v=

θOlAB小球在最高点A时为初状态：初状态的动能：Ek1=0初状态的重力势能：Ep1=mg(l-lcosθ〕初状态的机械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcosθ)第十二页，共21页。12一、机械能：物体的动能(dòngnéng)和势能之和称为物体的机械能。Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ二、物体的动能和势能可以相互(xiānghù)转化。三、机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统(xìtǒng)内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。1、守恒条件：a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功〔或其它力合力所做功为零〕b、只发生动能和势能间的相互转化。2、表达式：E１=E2或EK１+EP１=EK2+EP2或△Ek=－△Ep〔动能的增加等于势能的减少〕四、机械能守恒定律的应用小结第十三页，共21页。13课堂训练1、关于物体的机械能是否守恒的表达，以下说法中正确的选项是〔〕A、做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒B、做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒C、外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒D、物体假设只有(zhǐyǒu)重力做功，机械能一定守恒D√第十四页，共21页。142、如下图，以下(yǐxià)四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是〔〕C解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么(nàme)在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，ABD三项均错。√第十五页，共21页。153、以10m/s的速度将质量(zhìliàng)为m的物体竖直上抛出，假设空气阻力忽略，g＝10m/s2那么：⑴物体上升的最大高度是多少？⑵上升过程在何处重力势能和运动相等？【解析】物体在空气中只有(zhǐyǒu)重力做功，故机械能守恒⑴以地面(dìmiàn)为参考点，那么：在最高点动能为零，故：由E1=E2得：v0h最高点第十六页，共21页。163、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，假设(jiǎshè)空气阻力忽略，g＝10m/s2那么：⑴物体上升的最大高度是多少？⑵上升过程在何处重力势能和动能相等？v0h【解析】物体在空气(kōngqì)中只有重力做功，故机械能守恒⑵初状态(zhuàngtài)设在地面，那么：终态设在h1高处，故：因机械能守恒：E1=E2最高点h1v1Ep=Ek第十七页，共21页。174、长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如下图，松手后链条从静止开始(kāishǐ)沿桌边下滑，那么链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？【解析】：链条下滑时，因桌面光滑(guānghuá)，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为m，那么单位长度质量为m／L,设桌面重力势能为零。初状态：末状态：由机械能守恒定律得：EK1+EP1=EK2+EP2即：

解得

初末第十八页，共21页。18知识(zhīshi)回忆1、动能：物体(wùtǐ)由于运动而具有的能。

2、重力势能：地球上的物体(wùtǐ)具有的跟它的高度有关的能。

3、弹性势能：发生弹性形变的物体(wùtǐ)的各局部之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。

4、动能定理：合力所做的总功等于物体(wùtǐ)动能的变化。

5、重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于物体(wùtǐ)重力势能的减少量。

第十九页，共21页。19机械能守恒定律解题的一般(yībān)步骤

(1)根据题意，选取研究对象(物体(wùt