2013高中物理 7-8 機(jī)械能守恒定律同步課件 新人教版必修2

1、第八節(jié)　機(jī)械能守恒定律,1．掌握什么是機(jī)械能，理解物體動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化．2．理解機(jī)械能守恒定律，能在具體問題中判定機(jī)械能是否守恒．3．能用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題．,一、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化1．轉(zhuǎn)化條件：只有 或 做功．2．轉(zhuǎn)化特點(diǎn)：做正功時(shí)， 向 轉(zhuǎn)化，做負(fù)功時(shí)， 向 轉(zhuǎn)化．,重力,彈力,勢(shì)能,動(dòng)能,動(dòng)能,勢(shì)能,二、機(jī)械能

2、守恒定律1．推導(dǎo)(1)建立情景：自由落體運(yùn)動(dòng)或拋體運(yùn)動(dòng)或沿光滑曲面下滑．(2)推導(dǎo)依據(jù)動(dòng)能定理W＝ .重力做功與重力勢(shì)能的變化W＝ .(3)推導(dǎo)結(jié)論Ek2－Ek1＝ 或Ek2＋Ep2＝.,－ΔEp,Ep1－Ep2,Ek1＋Ep1,2．內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以，而總的機(jī)械能．3．守恒定律表達(dá)

3、式(1)Ek2－Ek1＝ 即ΔEk增＝ (2)Ek2＋Ep2＝(3)E2＝4．守恒條件：只有重力(或彈力)做功．,互相轉(zhuǎn)化,保持不變,Ep1－Ep2,ΔEp減,Ek1＋Ep1,E1,在以下兩種條件下機(jī)械能是否守恒？(1)只受重力．(2)只有重力做功．并說明兩種條件含義是否相同？提示：兩種條件下機(jī)械能均守恒，但兩種條件的含義不同．只有重力做功時(shí)可能物體只受重力，也可能還受其他力，但其他力都不做功．

4、,一、機(jī)械能守恒定律的研究對(duì)象及守恒條件分析1．研究對(duì)象(1)當(dāng)只有重力做功時(shí)，可取一個(gè)物體(其實(shí)是物體與地球構(gòu)成的系統(tǒng))作為研究對(duì)象．(2)當(dāng)物體之間的彈力做功時(shí)，必須將這幾個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象(使這些彈力成為系統(tǒng)內(nèi)力)．,2．守恒條件(1)從能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)看：只有系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，無(wú)其他形式能量(如內(nèi)能)之間轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．如果物體間發(fā)生相互碰撞，物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又有相互間的摩擦作用時(shí)有內(nèi)能的產(chǎn)生，

5、機(jī)械能不守恒．(2)從做功特點(diǎn)看：只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，具體表現(xiàn)在：①只受重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)作用，如所有做拋體運(yùn)動(dòng)的物體(不計(jì)阻力)．②還受其他力，但只有重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)做功，如圖所示．,圖甲中，不計(jì)空氣阻力，小球在擺動(dòng)過程中線的拉力不做功，只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒．,圖乙中，不計(jì)空氣阻力，球在擺動(dòng)過程中，只有重力和彈簧與球間的彈力做功，球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但對(duì)球來(lái)說機(jī)械能不守恒．如圖丙所示，A、

6、B構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略繩的質(zhì)量和繩與滑輪間摩擦，在A向下、B向上運(yùn)動(dòng)的過程中，F(xiàn)A和FB都做功，所以A的機(jī)械能不守恒．B的機(jī)械能也不守恒．但對(duì)A、B組成的系統(tǒng)，繩的拉力FA、FB為系統(tǒng)內(nèi)彈力滿足機(jī)械能守恒條件，則A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒．,【特別提醒】(1)機(jī)械能守恒的條件不是物體所受的合力為零，也不是合力的功為零．(2)判斷單個(gè)物體的機(jī)械能是否守恒從機(jī)械能的定義或做功的力的特點(diǎn)上分析較好，而對(duì)系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒的判斷，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析

7、比較簡(jiǎn)單．,二、機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式及解題步驟1．當(dāng)系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒的條件以后，常見的表達(dá)式有以下幾種：(1)Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即初狀態(tài)的動(dòng)能與勢(shì)能之和等于末狀態(tài)的動(dòng)能和勢(shì)能之和．(2)ΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk，即動(dòng)能(或勢(shì)能)的增加量等于勢(shì)能(或動(dòng)能)的減少量．(3)ΔEA＝－ΔEB，即A物體機(jī)械能的增加量等于B物體機(jī)械能的減少量．,2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟(1)選取研究對(duì)象(物體或系統(tǒng))

8、．(2)明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程，分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況，弄清各力做功情況，判斷機(jī)械能是否守恒．(3)選取恰當(dāng)?shù)膮⒖计矫?，確定研究對(duì)象在初、末狀態(tài)的機(jī)械能．(4)選取恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)式列方程求解．,【特別提醒】(1)公式中涉及到的系統(tǒng)在不同時(shí)刻的速度必須是相對(duì)于同一慣性參考系(一般是對(duì)地面的速度)的．(2)公式中涉及的系統(tǒng)在不同時(shí)刻的勢(shì)能必須是相對(duì)同一參考平面的勢(shì)能．(3)如果采用表達(dá)式(2)或(3)的守恒形式，則沒必要選

9、取參考平面．,如圖所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是,A．甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，A機(jī)械能守恒B．乙圖中，A置于光滑水平面，物體B沿光滑斜面下滑，物體B機(jī)械能守恒．C．丙圖中，不計(jì)任何阻力時(shí)A加速下落，B加速上升過程中，A、B機(jī)械能守恒D．丁圖中，小球沿水平面做勻速圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球的機(jī)械能守恒,解析：甲圖中重力和彈力做功，物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但物體A機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)．乙圖中物體B除受重力外，還受

10、彈力，彈力對(duì)B做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，但從能量特點(diǎn)看A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，B錯(cuò)．丙圖中繩子張力對(duì)A做負(fù)功，對(duì)B做正功，代數(shù)和為零，A、B機(jī)械能守恒，C對(duì)．丁圖中動(dòng)能不變，勢(shì)能不變，機(jī)械能守恒，D對(duì)．答案：CD,【題后總結(jié)】解答此題應(yīng)注意把握以下三點(diǎn)：(1)機(jī)械能守恒時(shí)力做功特點(diǎn)．(2)機(jī)械能守恒時(shí)能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)．(3)機(jī)械能守恒的適用對(duì)象．,【針對(duì)訓(xùn)練】 1.下列運(yùn)動(dòng)過程滿足機(jī)械能守恒的是(　　)A．電梯勻速下降過程B．起

11、重機(jī)吊起重物過程C．物體做自由落體運(yùn)動(dòng)過程D．考慮阻力條件下，滑雪者沿斜面下滑過程,解析：機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，電梯勻速下降過程中，重力做正功，拉力做負(fù)功，機(jī)械能減少，A錯(cuò)誤；起重機(jī)吊起重物過程，重力做負(fù)功，拉力做正功，機(jī)械能增加，B錯(cuò)誤；物體做自由落體運(yùn)動(dòng)過程，只有重力做功，機(jī)械能守恒，C正確；考慮阻力條件下滑雪者沿斜面下滑過程，重力做正功，支持力不做功，滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少，D錯(cuò)誤．答

12、案：C,如圖所示，在水平桌面上的A點(diǎn)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體以初速度v0被拋出，不計(jì)空氣阻力，求它到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小．,【題后總結(jié)】解法三的表達(dá)式研究的是變化量，無(wú)需選擇參考平面，這給問題的分析和方程的建立帶來(lái)了很大方便，但在具體問題中，一定要弄清楚是增加量還是減少量．,【針對(duì)訓(xùn)練】 2.一物體從光滑曲面頂端由靜止開始滑下，如圖所示，曲面高1 m，不計(jì)空氣阻力，物體滑到斜面底端的速率是多大？,答案：4.4 m/s,誤區(qū)：不明確機(jī)械能守恒定

13、律的系統(tǒng)性導(dǎo)致錯(cuò)解【典型例題】 如圖所示，一輕彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)初速釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B點(diǎn)的過程中,A．重物的重力勢(shì)能減少B．重物的重力勢(shì)能增大C．重物的機(jī)械能守恒D．重物的機(jī)械能減少,【嘗試解答】重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能減小，A對(duì)；減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重物的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能，重物的機(jī)械能減少，D對(duì)．【正確答案】AD【