8.4机械能守恒定律 课件 23张PPT

第八章 第4节 　机械能守恒定律
问题导入
伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现 ：无论斜面 B 比斜面 A 陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为 0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。
在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？
知识梳理
一、动能与势能的相互转化
1. 重力势能与动能
问题：
(1)物体自由下落和物体沿光滑斜面下滑;
(2)物体由于惯性沿光滑斜面上升;
(3)竖直上抛的物体又落回原点;
(1)重力做正功，重力势能转化成动能
(2)重力做负功，动能转化成重力势能
(3)重力先做负功后做正功，动能转化成重力势能后重力势能转化成动能。
总结：重力对物体做正功，物体的重力势能减少，动能增加，重力势能转化成了动能；相反重力对物体做负功，物体的重力势能增加，动能减少，动能转化成了重力势能；
2. 弹性势能与动能
被压缩的弹簧具有弹性势能，弹簧恢复原来形状的过程，弹力做正功，弹性势能减少，被弹出的物体的动能增加，弹性势能转化为动能。
3. 机械能
(1)内容：重力势能、弹性势能和动能的总称，通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式．
(2)表达式：E＝Ek＋Ep
?
二、机械能守恒定律
1. 推导(从A运动到B)
2. 内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
3. 守恒定律表达式
(1)Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2，即ΔEk增＝ΔEp减
(2) Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即E1＝E2
4. 守恒条件
(1)物体系统机械能守恒：系统内只有重力或弹力做功。
(除重力或弹力以外，其他力做的功等于该系统机械能的增加量)
(2)单个物体机械能守恒：物体只有重力做功。
(除重力以外，其他力做的功等于该物体机械能的增加量)
?
判一判
(1)物体自由下落时，重力做正功，物体的动能和重力势能都增加． (×)
(2)通过重力或弹力做功，机械能可以转化为非机械能． (×)
(3)合力为零，物体的机械能一定守恒．(×)
(4)合力做功为零，物体的机械能一定守恒．(×)
(5)只有重力做功，物体的机械能一定守恒． (√)
重点突破
[例1]　如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B点的过程中(　　)
A. 重物的重力势能减少
B. 重物的重力势能增大
C. 重物的机械能守恒
D. 重物的机械能减少
任务一：机械能守恒定律理解
答案：AD
机械能守恒定律理解：
(1)对单个物体而言，只有重力对它做功，机械能才守恒．
(2)对某系统而言，机械能守恒的前提是只有重力做功或系统内部的弹力做功．
总结反思
[变式训练1-1]如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　)
A. 甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒
B. 乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒
C. 丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B机械能守恒
D. 丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
答案：CD
[例2] 如图所示，在水平桌面上的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点时速度的大小．
?
任务二：机械能守恒定律应用
总结反思
恰当选取零势能面
[变式训练2-1]从地面竖直向上抛出一个物体，当它的速度减为初速度v0的一半时，上升的高度为(空气阻力不计)( 　　)
答案： D
[变式训练2-2]如图所示，一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑的定滑轮，绳两端各系一小球a和b.a球质量为m，静止于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧．从静止开始释放b，则当b刚落地时a的速度为 ( 　　)
答案： A
巩固训练
1．如图所示，将一个内、外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁．现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是(　　)
A．小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功
B．小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球处于失重状态
C．小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒
D．小球从下落到从右侧离开槽的过程机械能守恒
答案： C
2．如图所示，质量为1 kg的小球以4 m/s的速度从桌面竖直上抛，到达的最大高度为0.8 m，返回后，落到桌面下1 m的地面上，取桌面为重力势能的参考平面，取g＝10 N/kg.则下列说法正确的是(　　)
A．小球在最高点时具有的重力势能为18 J
B．小球在最高点时具有的机械能为16 J
C．小球落地前瞬间具有的机械能为8 J
D．小球落地前瞬间具有的动能为8 J
答案： C
3．如图所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边光滑的定滑轮与质量为2m的砝码相连，把绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离，砝码未落地，木块仍在桌面上，求此时砝码的速度以及轻绳对砝码做的功．
谢谢观看！