2013高中物理第七章8《机械能守恒定律》同步课件.ppt

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1、8机械能守恒定律1动能与势能的相互转化：(1)机械能：_与势能(包括_势能和 _势能)统称为机械能动能重力弹性(2)动能与势能之间的相互转化是通过_ 或_ 做功来实现的重力弹力动能与重力势能间的转化：只有重力做功时，若重力做正功，则_转化为_；若重力做负功，则_转化为_重力势能动能动能重力势能动能与弹性势能间的转化：被压缩的弹簧把物体弹出去，射箭时绷紧的弦把箭弹出去，这些过程中弹力做 _功，正动能_转化为_.2机械能守恒定律：弹性势能(1)内容：在只有重力或弹力做功的系统内，物体的动能与_可以相互转化，而总机械能保持不变(2)表达式：Ek1Ep1_，或EpEk0.(3)条件：在系统内，除重力或

2、弹力做功外，其他外力不做功Ek2Ep2势能3下列物体中，机械能守恒的是()A做竖直上抛运动的物体AB被匀速吊起的集装箱C一物体从斜面上匀速滑下D在粗糙水平面上运动的物体解析：做竖直上抛运动的物体仅受重力作用，故机械能守恒；被匀速吊起的集装箱，除受重力外，还受到一个竖直向上、大小等于重力的力作用，故机械能增加；物体从斜面匀速滑下，表明物体还受到一个沿斜面向上的力，故机械能不守恒；在粗糙水平面上运动的物体，所受摩擦力做负功，故机械能不守恒4关于机械能，以下说法正确的是()DA物体在平衡力作用下运动，其机械能不变B作用在物体上的合力不做功，物体的机械能一定守恒C当作用在物体上的动力所做的功等于物体克

3、服阻力所做的功时，物体的机械能保持不变D物体在运动过程中只有重力做功，受到的其他外力不做功时，物体的机械能守恒解析：在平衡力作用下运动的物体，其动能不变，但机械能不一定守恒，如匀速上升的物体知识点1动能与势能的相互转化蹦极是非常刺激的户外休闲活动，深受年轻人的喜爱如图 781 所示，人在蹦极时可在空中享受几秒钟的“自由落体”体验当人下落到一定高度时，橡皮绳被拉开、绷紧、阻碍人体继续下落，当到达最低点时橡皮绳再次弹起，人被拉起，随后，又落下，这样反复多次直到静止为止，这就是蹦极的全过程图781讨论：动能重力势能动能弹性势能(1)从能量转化的角度上看，人从最高点下落到绳恰好伸直的过程中，_转化为_

4、(2)从绳恰好伸直到绳的弹力 F 等于人的重力 mg 的过程中，_转化为_和_(3)从绳的弹力 F 等于人的重力 mg 到最低点的过程中，_和_转化为_(4)整个过程可看成_与_间的相互转化重力势能动能弹性势能重力势能弹性势能 重力势能1由动能定理可知，所有外力做功都会改变动能，即动能的改变量等于合力做的功但重力势能的变化仅由重力做功决定，重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少弹性势能的变化仅由弹力做功的多少决定，与其他任何外力做功均无关2在只有重力做功的情况下，仅有动能与重力势能相互转化；在只有弹力做功的情况下，仅有动能和弹性势能相互转化【例 1】将质量为 m

5、 的物体以初速度 v010 m/s 竖直上抛，忽略空气阻力，取 g10 m/s2，则：(1)物体上升的最大高度是多少？(2)上升过程中，何处重力势能与动能相等？【触类旁通】1跳伞运动员从高空下落，在他张开伞经过一段时间后，所受的空气阻力等于运动员和伞的总重力，则之后的运动过程)中，运动员具有的机械能的变化情况是(A动能、势能和总机械能都不变CB重力势能减少，动能增加，总机械能不变C重力势能减少，动能不变，总机械能减少D重力势能不变，动能为零，总机械能不变知识点2机械能守恒定律如图 782 所示，一蹦极运动员站在 40 米以上高度(相当于 10 层楼高)的吊车上，把一端固定的一根长长的弹性蹦极绳

6、绑在足关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去讨论：假设空气阻力可忽略，运动员可视为质点，则在蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统的机械能_(填“守恒”或“不守恒”)守恒图7821判断机械能是否守恒：(1)从能量特点看：系统只有动能和势能相互转化，无其他形式能量(如内能)之间相互转化，则系统机械能守恒如果物体间发生相互碰撞或相对运动时有摩擦作用，则机械能一般不守恒(2)从机械能的定义看：若动能与势能之和不变，则机械能守恒如果一个物体沿斜面匀速滑下，则动能不变，势能减少，机械能减少；一个物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒，沿竖直方向匀速运动时机械能不守恒(3)从做功的特点看：只有重力

7、和系统内的弹力做功，系统机械能守恒具体表现在：只受重力(或系统内的弹力)作用如：所有做抛体运动的物体还受其他力，但只有重力(或系统内的弹力)做功如图 783 甲所示图 783有系统的内力做功，但是做功代数和为零如图乙所示，A、B 间及 B 与地面之间均光滑，A 自 B 的上端自由下滑时，B沿地面滑动，A、B 之间的弹力做功，A 或 B 的机械能均不守恒，但对 A、B 组成的系统，其机械能守恒2机械能守恒定律的运用：(1)机械能守恒定律的三种表达式：Ek1Ep1Ek2Ep2，即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能与势能之和，选用该表达式时，应恰当选取参考平面EkEp 或EpEk，即动能(或势能

8、)的增加量等于势能(或动能)的减少量EAEB，即A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量(2)解题步骤：根据题意，先选取研究对象(物体或系统)明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况及各力的做功情况，判断是否满足机械能守恒的条件选取恰当的表达式列方程求解【例 2】(双选)如图 784 所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()图 784A甲图中，物体 A 将弹簧压缩的过程中，A 的机械能守恒B乙图中，光滑斜面 A 置于光滑水平面，物体 B 沿 A 下滑，B 的机械能守恒C丙图中，不计任何阻力，A 加速下落，B 加速上升的过程中，A、B 组成的系统机械能守恒D丁图中，小球沿水平

9、面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒解析：甲图中，重力和弹力做功，物体 A 和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体 A 的机械能不守恒，A 错；乙图中，物体 B 除受重力外，还受弹力，弹力对 B 做负功，机械能不守恒，但从能量特点看，A、B 组成的系统机械能守恒，B 错；丙图中，绳子的张力对 A 做负功，对 B 做正功，代数和为零，A、B 组成的系统机械能守恒，C 对；丁图中动能不变，势能不变，机械能守恒，D 对答案：CD【触类旁通】)2(双选)关于机械能是否守恒，下列叙述中正确的是(A做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B做匀变速运动的物体的机械能可能守恒BDC外力对物体做功为零时，机械能一定

10、守恒D只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒解析：匀速运动的物体动能不变，如果匀速下降，则重力势能减少，机械能不守恒，A 错；自由落体运动的机械能守恒，B 对；外力对物体做功为零时，物体动能不变，机械能不一定守恒，C 错；物体只有重力做功，机械能一定守恒，D 对【例3】如图 785 所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角为30，斜面光滑，另一边与地面垂直，顶上有一个定滑轮，一根柔软的不可伸长的细线跨过定滑轮，两端分别与物块 A 和 B 连接，A 的质量为 4m，B 的质量为 m.开始时将 B按在地面上不动，然后放开手，让 A 沿斜面下滑而 B 上升，物块 A 与斜面间无摩擦求当 A 沿斜面下滑

11、距离 s 时，A、B 的速度大小为多少？图 785解：因软绳不可伸长，可知A 下滑了s，B 上升的距离也为s，且A、B 的速度大小相等设其速度为v，把A、B 看做一个系统，系统中仅有重力做功，机械能守恒方法一：假设地面为零势能面，未下滑时 A 沿斜面到底端的距离为 l，有【触类旁通】3如图 786 所示，质量为 m 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 M 的砝码相连，让绳拉直后使砝码从静止开始下降 h(h 小于桌面的高度)的距离，木块仍在桌面上，则砝码的速度大小为多少？图 786系统机械能守恒问题1对于相互作用的整体，在进行能量转化时，单独一个物体的机械能一般不守恒，但

12、系统的机械能守恒，可利用机械能守恒定律对系统相关的量列方程求解2对于绳索、链条、液体、长杆等这类研究对象，不能当成质点处理时，正确确定其重心位置是解决此类问题的关键一般情况下，先分段考虑系统各部分的重力势能，然后再求和，而参考平面的选取，以系统初、末状态的重力势能便于表达为宜【例 3】(双选)如图 787 所示，质量分别为 m 和 2m 的两个小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，在杆的中点 O 处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 B 球顺时针摆动到最低位置的过程中()图 787AB 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒BA 球的重力势能增加，动能也增加，A 球

13、和地球组成的系统机械能不守恒CA 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒DA 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒错因：认为杆施的力沿杆方向，杆对球不做功，只有重力做功，A、B 球的机械能都守恒正解：B 球从水平位置下摆到最低点的过程中，受重力和杆的作用力，杆的作用力方向待定，下摆过程中重力势能减少，动能增加，但不确定机械能是否守恒A 球在 B 球下摆的过程中，重力势能增加，动能增加，机械能增加由于 A、B 系统只有重力做功，系统机械能守恒，A 球机械能增加，B 球机械能一定减少，所以 B、C 选项正确(杆施力的方向并不总沿杆的方向，本题中就是如此杆对 A、B 球既有沿杆的法向力，也有与杆垂直的切向力，所以杆对 A、B 球施的力都做功，A、B 球的机械能都不守恒)答案：BC度的垂在桌边，如图788所示，松手后链条从静止开始沿【触类旁通】4长为 L 的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长14桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？图 788解：链条下滑时，因桌面光滑，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的质量为 m，桌面处重力势能为零，链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为 v，由机械能守恒定律得