高中人教版物理必2课件：7.8 机械能守恒定律课件（共 41张PPT）

复习：
1、本章我们学习了哪几种形式的能？
动能、重力势能和弹性势能
2、动能和势能如何表示？
一、机械能
1、概
念：
动能、重力势能和弹性势能的统称。
总机械能为动能和势能之和。
2、表达式：
3、机械能是标量，具有相对性：
先选取参考平面和参考系才能确定
机械能。（一般选地面为参考系）
例1：
物体质量m=2kg在距地面10m高处，以10m/s的水平速度飞行，求它的总机械能为多少？
极限运动蹦极
2008奥运蹦床冠军何雯娜

二、机械能之间可以互相转化
1、重力势能和动能之间可以互相转化
2、弹性势能和动能之间可以互相转化
3、重力势能和弹性势能之间可以互相
转化
讨论：请同学们再各举一实例
动能和势能之间可以相互转化（一）

动能和势能之间可以相互转化（二）
动能和势能之间可以相互转化（三）
动能和势能之间可以相互转化（四）
自由落下的小球
V
V=0
h
动能最大
势能最小
动能最小
势能最大
重力势能转化为动能
问题：
1、你还能举出生活中动能和势能之间相互转化的例子吗？
2、动能和势能之间的转化是通过什么来实现的呢？
3、动能和势能之间的相互转化遵循什么规律呢？
二、机械能守恒的理论推导（以自由落体为例）
设小球下落时先后经历了A、B两点。因为只有重力做功，根据动能定理有:
V0=0
h1
h2
V1
V2
A
B
又根据重力做功与重力势能的变化关系有：（选地面为参考面）
由（1）、（2）两式得：
小球以初速度v0压缩弹簧,接触面光滑.
小球在压缩过程中，动能减小，
弹簧发生形变，势能增加．此
过程中只有弹簧的弹力做功，
系统（小球和弹簧）的机械能
保持不变
思考：小球的机械能变化如何？
机械能守恒定律：
※内容：
在只有重力（或弹力）做功的情形下，物体的动能和重力（弹性）势能发生相互转化，而总的机械能保持不变。
※条件：
1、只有重力或弹力做功。
2、只发生动能和势能间的相互转化。
※表达式：
E1=E2
EK2+EP2=EK1+EP1
Δ
EA=
-
Δ
EB
ΔEk
=
-ΔEp
mgh2+mv22/2=mgh1+mv12/2

讨论|：判断下列各运动机械能是否守恒
V
A
V1
不计空气阻力和摩擦阻力
V
在粗糙的水平路面匀速行驶
守恒
守恒

讨论交流：
1、“只有重力做功”与“只受重力作用”有区别吗？
2、“机械能守恒”与“机械能总量不变”有区别吗？
※表达式：
任意状态下，动能和势能总和相等
势能的减少量等于动能的增加量
练习1、在下列实例中运动的物体，不计空气阻力，
机械能不守恒的是：
A、起重机吊起物体匀速上升；
B、物体做平抛运动；
C、圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动；
D、一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物在竖直方向上做上下振动（以物体和弹簧为研究对象）。
A
练习2、下列关于机械能守恒的说法中正确的是：
A、物体做匀速直线运动，它的机械能一定守恒
B、物体所受的合力的功为零，它的机械能一定守恒
C、物体所受的合力等于零，它的机械能可能守恒
D、物体所受的合力等于零，它的机械能一定守恒
C
例2:把质量为m的石头从h高的山崖上以角θ向斜上方抛出，抛出时的初速度v0，求石头落地时的速度vt是多大？（不计空气阻力）
解：对石头由机械能守恒定律可得：
例3：用细线连接一个小球，绳长L，最大偏角θ。求小球到最低点的速度？
例3、把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为L，最大倾角为θ．小球到达最底端的速度是多大?
例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，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（质量线密度）为m／L
设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得
应用机械能守恒定律解题的基本步骤
(1)确定研究对象，明确它的运动过程。
(2)对物体受力分析，明确各力做功情况，判断机械能是否守恒。
(3)明确初状态和末状态的机械能.
(4)利用机械能守恒定律列方程求解
知识梳理
2、机械能守恒定律：
1、机械能：E=EK+EP
（1）内容：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。
（2）表达式：
E1=E2
EK2+EP2=EK1+EP1
EA=EB
ΔE减=ΔE增
mgh2+mv22/2=mgh1+mv12/2
（3）条件：只有重力、弹力做功
(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。
知识梳理
3、应用机械能守恒定律解题的基本步骤：
知识梳理
应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的细节，这是应用它解题的优越性。
4、应用机械能守恒定律解题的优越性：
分析
如图所示，桌面高为A，质量为m的小球从离桌面高为H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为
(
)
A.mgh
B.mgH
C.mg(H+h)
D.mg(H—h)
解析：
机械能是动能和势能的总和，因为选桌面为零势能面，所以开始时机械能为mgH，由于小球在下落过程中只受重力，所以小球在落地之前机械能守恒，即在下落过程中任意一个位置机械能都与开始时机械能相等．
答案：B
下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是：
A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B.合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒
C.物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机械能守恒
D.运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒
E.做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒
1.考查守恒条件理解
点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关
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：
如图所示，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。则从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中：
A.子弹A与木块B组成的系统机械能守恒
B.子弹A与木块B组成的系统机械能不守恒
C.子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
D.子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒
一个人站在阳台上，以相同的速率v0分别把三个球竖直向上抛出、竖直向下抛出、水平抛出不计空气阻力测三球落地时的速率（速度大小叫速率）：
A．上抛球最大
B．下抛球最大
C．平抛球最大
D．三球一样大
有三个质量都是m的小球a、b、c，以相同的速度v0在空中分别竖直向上、水平和竖直向下抛出，三球落地时（不计空气阻力）：
A.动能不同
B.重力做功不同
C.机械能相同
D.重力势能变化量不同
将一物体以速度v0从地面竖直上抛，当物体运动到某高度时，他的动能恰为重力势能的一半，不计空气阻力，则这个高度为：
A.v2/g
B.v2/2g
C.v2/3g
D.v2/4g
3.其它
如图所示，均匀铁链长为L，平放在距离地面高为2L的光滑水平面上，其长度1/5的悬垂于桌面下，从静止开始释放铁链，求铁链下端刚要着地时的速度？
答案
如图所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中：
A.小球和弹簧总机械能守恒
B.小球的重力势能随时间均匀减少
C.小球在b点时动能最大
D.到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
4.综合题
一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向下加速运动，则在此物体下降h高度的过程中，物体的：
A．重力势能减少了2mgh
B．动能增加了2mgh
C．机械能保持不变
D．机械能增加了mgh
如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A、B处固定的小球质量分别为2m、m，开始时OB竖直。放手后开始运动，下列说法正确的是（不计任何阻力）：
（A）A球到达最低点时速度为零
（B）A球机械能减少量等于B球机械能增加量
（C）B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动时的高度
（D）当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度
多项