物理人教版（2019）必修第二册8.4机械能守恒定律（共20张ppt）

(共20张PPT)
机械能守恒定律
复习回顾
1. 重力势能公式
2.重力做功和重力势能的关系式？
3.动能定理的表达式？
动能的公式
CONTENTS
机械能
01
机械能守恒定律
02
机械能的概念
机械能
概念：机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称， 用符号 E 表示
表达式：E=Ep+Ek
动能和势能都是标量、状态量，所以状态的机械能E也是标量、状态量。
质量为2Kg的小球在距离地面10m高处瞬时速度是10m/s，求出此刻小球的机械能 (g=10m/s2)
（以地面为参考面或者以抛出点为参考面）
E=Ek+Ep =300J
机械能之间的互相转化
请同学们回答下图中涉及哪些能量的转换
结论
重力势能和动能之间可以互相转化
重力势能和弹性势能之间可以互相转化
动能和弹性势能之间可以互相转化
（1）小球沿斜面从高处由静止滚下时，高度不断减小，速度不断增大。
（2）小球从斜面底沿另一斜面向上滚时，位置不断升高，速度不断减小。
小球每次好像都“记得”自己的起始高度，到斜面的另一边，总要达到原来的高度。
小球凭借其位置而具有的重力势能与其运动而具有的动能在运动过程中是相互转化的，而其总量是保持不变的。
机械能守恒定律
内容：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。这叫做机械能守恒定律）。
机械能守恒的条件：
①只有重力对物体做功时物体的机械能守恒
②弹簧和物体组成的系统的机械能守恒
③其它力不做功或功等于零
表达式
初状态的机械能跟末状态的机械能相等。
E1＝E2
机械能的变化量为零。
ΔE＝0
初状态的动能和势能之和等于末状态的动能和势能之和。
EP1＋Ek1＝EP2＋Ek2
说明
①机械能守恒定律说明了机械能中的动能和势能这两种形式的能量在一定条件下可以相互转化，同时还说明了动能和势能在相互转化的过程中所遵循的规律，即总的机械能保持不变。
②机械能守恒定律的研究对象为物体系统，因机械能中的势能属物体系统共有。定律中所说“物体”为习惯说法，它实际上应为包括地球在内的物体系统。
判断机械能是否守恒的方法
(1)用做功（守恒的条件判定）来判断：分析物体或物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其它力做功的代数和为零，则机械能守恒。
(2)用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其它形式的能的转化，则物体系统机械能守恒。
(3)对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒。
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.铁球在水中下沉的过程
C.在拉力作用下,物体沿斜面匀速上滑的过程
D.将物体竖直向上抛出,物体上升的过程
A D
如图：在水平台面上的A点，一个质量为m的物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，求它到达B点的速度大小。
转化式求解：小球从A到B的过程中，重力势能的减少量等于动能的增加量 ΔEp减＝ΔEk增
把一个小球用细线悬挂起来，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？
分析 小球摆动过程中受重力和细线的拉力。细线的拉力与小球的运动方向垂直，不做功，所以这个过程中只有重力做功，机械能守恒。
小球在最高点只有重力势能，没有动能，计算小球在最高点和最低点重力势能的差值，根据机械能守恒定律就能得出它在最低点的动能，从而算出它在最低点的速度。
小球在最高点与最低点的高度差为l－lcosθ，这点可由几何关系得出
选择A、C点所在的水平面作为参考平面时
小球在最高点时的机械能为E1＝Ep1＋Ek1＝0
小球摆球到达最低点时的
重力势能Ep2＝－mgh＝－mgl(1－cosθ)
动能Ek2＝
机械能E2＝Ep2＋Ek2＝－mgl(1－cosθ)。
根据机械能守恒定律有
0＝－mgl(1－cosθ)
所以
θ
l
C
A
O
应用机械能守恒定律解题的一般步骤：
(1)确定研究对象
(2)对研究对象进行正确的受力分析
(3)判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件
(4)视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能。
(5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。
课堂小结
在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
内容：
表达式：
适用条件：
只有重力做功或弹力做功
THANKS
谢谢聆听