第八章课件8.4 机械能守恒定律（共17张PPT）
文档属性
| 名称 | 第八章课件8.4 机械能守恒定律（共17张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 304.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-04-26 21:23:49 | ||
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文档简介
(共17张PPT)
8.4 机械能守恒定律
机 械 能
1、定义：物体的动能和势能之和称为物体
的机械能。
机械能包括动能、重力势能、弹性势能。
2、表达式：Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ
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。
演示实验……
G
F
v
小球的受力:
◆重力G、支持力N、弹力F
各个力的做功:
◆G和N不做功，F做功
这个小实验说明：
◆小球在往复运动过程中弹性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，弹性势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持不变。
演示实验……
A O B
G
N
F
一、动能与势能的相互转化
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
3、重力势能和弹性势能可以相互转化
质量为m的物体自由下落过程中，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。
根据动能定理，有
重力做功与重力势能的关系可知：
由以上两式可以得到：
h1
v1
v2
m
h2
A
B
A点
B点
在只有重力做功的物体系内，动能和重力势能可以相互转化，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：
二、机械能守恒定律：
表达式:
在只有重力或弹簧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。
1、内容:
或:
2．机械能守恒定律成立的条件：
只有重力或弹簧弹力做功(或除重力、弹簧弹力外其它力做功为零).
【例】
把一个小球用细绳悬挂起来，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〗
拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；所以这个过程中只有重力对小球能做功，机械能守恒。
θ
O
l
A
B
G
F
v
〖解〗
选择小球在最低位置时所在的水平面为零势能面
小球在最低点O时为末状态：
末状态的动能： Ek2=mv2/2
重力势能： Ep2=0
末状态的机械能为： Ek2+Ep2=mv2/2
根据机械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1
即 mgl ( 1- cosθ) =mv2/2
所以 v =
θ
O
l
A
B
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)
【例】
把一个小球用细绳悬挂起来，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？
一、机械能：物体的动能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转化。
三、机械能守恒定律
在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，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
四、机械能守恒定律的应用
小 结
课 堂 训 练
1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中
正确的是 （ ）
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、物体若只有重力做功，机械能一定守恒
D
√
2、如图所示，下列四个选项的图中，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（ ）
√
3、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，g＝10m/s2则：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？
【解析】物体在运动过程红只有重力做功，故机械能守恒
⑴以地面为零势能面，则：
在最高点动能为零，故：
由E1=E2，得：
v0
h
最高点
解，得：h=5m
v0
h
【解析】物体在运动过程红只有重力做功，故机械能守恒
⑵以地面为零势能面，则：
设在h1高处重力势能和动能相等，得
由机械能守恒：E1=E2，得
最高点
h1
v1
Ep=Ek
3、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，g＝10m/s2则：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？
解，得：h=2.5m
4、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，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则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，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，则单位
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
机械能守恒定律解题的一般步骤
(1)根据题意，选取研究对象(物体或系统)
及研究的过程。
(2)对研究对象进行受力分析，判断各力在
研究过程中的做功情况，判断是否符合
机械能守恒的条件。
(3)选取合适的零势能面，确定研究对象在
过程中的初始状态和末状态的机械能(包
括动能和势能)。
(4)根据机械能守恒定律列方程，进行求解。
8.4 机械能守恒定律
机 械 能
1、定义：物体的动能和势能之和称为物体
的机械能。
机械能包括动能、重力势能、弹性势能。
2、表达式：Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ
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。
演示实验……
G
F
v
小球的受力:
◆重力G、支持力N、弹力F
各个力的做功:
◆G和N不做功，F做功
这个小实验说明：
◆小球在往复运动过程中弹性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，弹性势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持不变。
演示实验……
A O B
G
N
F
一、动能与势能的相互转化
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
3、重力势能和弹性势能可以相互转化
质量为m的物体自由下落过程中，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。
根据动能定理，有
重力做功与重力势能的关系可知：
由以上两式可以得到：
h1
v1
v2
m
h2
A
B
A点
B点
在只有重力做功的物体系内，动能和重力势能可以相互转化，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：
二、机械能守恒定律：
表达式:
在只有重力或弹簧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。
1、内容:
或:
2．机械能守恒定律成立的条件：
只有重力或弹簧弹力做功(或除重力、弹簧弹力外其它力做功为零).
【例】
把一个小球用细绳悬挂起来，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〗
拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；所以这个过程中只有重力对小球能做功，机械能守恒。
θ
O
l
A
B
G
F
v
〖解〗
选择小球在最低位置时所在的水平面为零势能面
小球在最低点O时为末状态：
末状态的动能： Ek2=mv2/2
重力势能： Ep2=0
末状态的机械能为： Ek2+Ep2=mv2/2
根据机械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1
即 mgl ( 1- cosθ) =mv2/2
所以 v =
θ
O
l
A
B
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)
【例】
把一个小球用细绳悬挂起来，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？
一、机械能：物体的动能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转化。
三、机械能守恒定律
在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，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
四、机械能守恒定律的应用
小 结
课 堂 训 练
1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中
正确的是 （ ）
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、物体若只有重力做功，机械能一定守恒
D
√
2、如图所示，下列四个选项的图中，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（ ）
√
3、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，g＝10m/s2则：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？
【解析】物体在运动过程红只有重力做功，故机械能守恒
⑴以地面为零势能面，则：
在最高点动能为零，故：
由E1=E2，得：
v0
h
最高点
解，得：h=5m
v0
h
【解析】物体在运动过程红只有重力做功，故机械能守恒
⑵以地面为零势能面，则：
设在h1高处重力势能和动能相等，得
由机械能守恒：E1=E2，得
最高点
h1
v1
Ep=Ek
3、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，g＝10m/s2则：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？
解，得：h=2.5m
4、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，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则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，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，则单位
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
机械能守恒定律解题的一般步骤
(1)根据题意，选取研究对象(物体或系统)
及研究的过程。
(2)对研究对象进行受力分析，判断各力在
研究过程中的做功情况，判断是否符合
机械能守恒的条件。
(3)选取合适的零势能面，确定研究对象在
过程中的初始状态和末状态的机械能(包
括动能和势能)。
(4)根据机械能守恒定律列方程，进行求解。