8.4机械能守恒—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册课件（25张PPT）

8.4机械能守恒定律
温故知新
1、动能定理：W合=?????????=12m????22? 12m????12
物体所受合力做的功等于物体动能的变化量
2、势能：W=- ?????????=mg?1-mg ?2
重力做功等于重力势能的变化量
W=- ?????????=12k????12- 12k????22
弹力做功等于弹性势能的变化量
?
V是相对的
先确定零势能面
以原长为零势能面
一追寻守恒量 一
回忆:小球在光滑的斜面Ａ上从高为h处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面Ｂ，速度变为零时的高度为h'，h和h'的大小关系怎样？如果减小斜面B的倾角呢？
伽利略理想斜面
相等且与倾角无关
好像小球记得自己初始的高度或初始高度相关的某个量。后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。
二、动能与势能的相互转化
A
C
B
A→B：物体的速度增加，即物体的动能增加，说明物体的重力势能转化成了动能。
1、重力势能与动能转化
B→C：重力对物体做负功，物体的速度减小，即动能减少。但高度增加，即重力势能增加。说明物体的动能转化成了重力势能。
结论：只在重力做功的情况下，动能与重力势能相互转化
2、弹性势能与动能转化
A
o
B
B→O：弹力对物体做正功，弹性势能减少，动能增加。说明物体的弹性势能转化成了动能。
O → A：弹力对物体做负功，弹性势能增加，动能减少。说明物体的动能转化成了弹性势能。
结论：只在弹力做功的情况下，动能与弹性势能相互转化
生活当中的实例
动能——重力势能
弹性势能——动能
1、机械能：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能
2、公式：E=????????+????????
3、机械能的相对性：
1)选地面为参考系
2）确定零势能点
?
重力势能通常选地面
弹性势能通常选原长
机械能守恒定律
物体沿光滑曲面下滑，支持力不做功，只有重力做功的情况
动能与势能的相互转化是否存在某种定量关系？
物体由A运动到B：以W表示这一过程重力做功
由动能定理: W=12m????22- 12m????12
而W=mg?1? mg?2
12m????22- 12m????12 =mg?1? mg?2移项
12m????22+ mg?2 = 12m????12+ mg?1
Ek2+EP2=EK1+EP1
?
在只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变
A
o
B
在光滑水平面上，设弹簧被压缩OA时弹性势能为EP1，动能为EK1,设弹簧被拉伸OB时弹性势能为EP2，动能为EK2
由动能定理：
在只有弹力做功的系统内，动能与弹性势能互相转化时总的机械能保持不变
在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变
机械能守恒定律
表达式：Ek2+EP2=EK1+EP1

?????????=-?????????
?
理解
（1）条件：只有重力或弹力做功
只有动能和势能的转化
机械能没有转化成其他形式的能
除重力或弹力外，其它力不做功或它们的合力做功为0
（2）系统：势能都是系统具有的
（3）守恒：动能与势能相互转化，机械能总量保持不变
不是只受重力或弹力
不只是初、末状态
判断机械能守恒的方法
1、做功分析法（常用于单个物体）
分析物体受力
明确各力做功情况
只有重力对物体做功
或者有其它力对物体做功但W其=0
物体的机械能守恒
2、能量分析法（常用于多个物体组成的系统）
分析能量种类
只有动能、重力势能、弹性势能的相互转化
系统的机械能守恒
D
机械能守恒条件的应用例题
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，物体将弹簧压缩的过程中，物体的机械能守恒
B、乙图中，物体沿固定斜面匀速下滑，物体的机械能守恒
C、丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，两物体组成的系统机械能守恒
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
CD
习题小练
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.做勾变速直线运动的物体,机械能定守恒
C.外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒
D.若只有重力做功物体的机械能定守恒
2.质量均为m的甲、乙、丙三个小球,在离地面高为h处以相同的动能在竖直平面内分别做平抛、竖直下抛、沿光滑斜面下滑，不计空气阻力，则 （ ）
A.三者到达地面时的速率相同
B.三者到达地面时的动能相同
C.三者到达地面时的机械能相同
D.以上说法都不正确
D
ABC
3、关于机械能，下列说法中正确的是（ ）
A．做变速运动的物体，只要有摩擦力存在，机械能一定减少
B．如果物体所受的合外力不为零，则机械能一定发生变化
C．作斜抛运动的物体，不计空气阻力时，机械能是守恒的。因而物体在同一高度, 具有相同的速度
D．在水平面上做变速运动的物体，它的机械能不一定变化
D
如图，倾角为θ的光滑斜面体C固定于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，释放后，A将向下运动，则在A碰地前的运动过程中(　　)
A．A的加速度大小为g
B．物体A机械能守恒
C．由于斜面光滑，所以物块B的机械能守恒
D．A、B组成的系统机械能守恒
D
(多选) 如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是(　　)
A.斜劈对小球的弹力不做功
B.斜劈与小球组成的系统机械能守恒
C.斜劈的机械能守恒
D.小球机械能的减小量等于斜劈动能的增大量
BD
1机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
2.数学表达式: Ek2+EP2=EK1+EP1
3.机械能守恒的条件:只有重力或弹力做功。
4.具体判断机械能是否守恒的基本步骤。
(1)确定研究对象和研究过程;
(2)在所取的研究过程中对研究对象进行受力分析,看是否受除重力或弹力以外的其他力;
(3)若物体不只受重力或弹力,分析除重力以外的其他力是否对物体做功。其他力都不做功或它们的合力做功为0,则物体的机械能守恒，反之则机械能不守恒。
小结
二、机械能守恒的应用
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
表达式
物理意义
从不同状态看
Ek2+EP2=EK1+EP1
或E1=E2
初状态的机械能等于末状态的机械能
从转化角度看
Ek2?EK1=EP1 ?EP2
?????????=-?????????
过程中动能的增量等于势能的减少量
从转移角度看
EA2-EA1=EB1-EB2
?????A=-??????????
系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
表达式
物理意义
从不同状态看
Ek2+EP2=EK1+EP1
或E1=E2
初状态的机械能等于末状态的机械能
从转化角度看
过程中动能的增量等于势能的减少量
从转移角度看
系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能
应用机械能守恒定律的解题方法
(1)选取研究对象(物体或系统)。
(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在运动过程中的受力情况，弄清各力的做功情况,判断机械能是否守恒。
(3)选取恰当的参考平面，确定研究对象在初、末状态的机械能。
(4)选取机械能守恒的某种表达式,列方程求解。
练习
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。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大小是多少？
在最高点: Ek1＝0，重力势能： Ep1＝mg（l － l cos θ）
在最低点: Ep2＝0， 动能：
由机械能守恒，有：Ek2＋Ep2 ＝ Ek1＋Ep1
θ
L
A
O
C
在物理学中追寻守恒量已经成为物理学研究的一种重要思想方法
感谢聆听