湖南省新田县第一中学高中物理 7.8机械能守恒定律课件 新人教必修2.ppt
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1、第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律2021/8/8 星期日1 知识回顾：知识回顾：1.动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。2.重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于物体重力势能增量的负值。等于物体重力势能增量的负值。3.弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系：弹簧弹弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系：弹簧弹力做的功等于物体弹性势能增量的负值。力做的功等于物体弹性势能增量的负值。2021/8/8 星期日21.1.定定 义：物体由于做机械运动义：物体由于做机械运动 而具有的能叫做机械能。用符号而具有的
2、能叫做机械能。用符号 E E表示，它是物体动能和势能的表示，它是物体动能和势能的 统称。统称。2.2.表达式：表达式：E=EE=Ek k+E+Ep p,单位：焦耳单位：焦耳3.3.说说 明：明：机械能是机械能是标量标量；机械能具有机械能具有相对性相对性。机械能动能和势能之间如何转换？动能和势能之间如何转换？2021/8/8 星期日31、动能和重力势能可以相互转化、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、动能和弹性势能可以相互转化 通过重力或弹簧弹力做功，机械能可以从一种形式通过重力或弹簧弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。转化成另一种形式。原因：重力做功原因：重
3、力做功原因：弹簧弹力做功原因：弹簧弹力做功2021/8/8 星期日4观察动能和势能之动能和势能之间如何转换？间如何转换？2021/8/8 星期日5OO动能和重力势能间的转换ABEk2+EP2Ek1+EP1E2E1E1Ek1+EP1E2Ek2+EP2BAGFN假如物体还受假如物体还受其它力作用其它力作用,式式子是否依然成子是否依然成立立?根据动能定理，有根据动能定理，有重力做功在数值上等于物体重力势能重力做功在数值上等于物体重力势能的减少量。的减少量。由以上两式可以得到由以上两式可以得到v1v22021/8/8 星期日6思考Ek2+EP2Ek1+EP1即即E1E2BAOF阻阻GFN根据动能定理，
4、有根据动能定理，有由以上两式可以得到由以上两式可以得到2021/8/8 星期日7结论在在只有重力做功只有重力做功的的物物体系统体系统内，内，物体的动物体的动能和重力势能可以相能和重力势能可以相互转化，但机械能的互转化，但机械能的总量保持不变总量保持不变2021/8/8 星期日8动能和弹性势能间的转换弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能与与小球的动能小球的动能相相互转换互转换在在只有弹簧弹力做功只有弹簧弹力做功的的物体系统物体系统内，内，动能和动能和弹性势能可以相互转化，但机械能的总量保弹性势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变持不变2021/8/8 星期日9机械能守恒定律1 1、内容：在、内容：在只
5、有重力或弹簧弹力做功只有重力或弹簧弹力做功的的物体系统内，物体系统内，动能与势能动能与势能可以相互转化，可以相互转化，而总的而总的机械能机械能保持不变。保持不变。2 2、守恒条件、守恒条件:只有只有重力做功重力做功或弹簧或弹簧弹力做功弹力做功3 3、表达式：、表达式：EK2EP2EK1EP1E2E1是否表示只是否表示只受重力或弹受重力或弹簧弹力？簧弹力？Ek=-EpE减减=E增增2021/8/8 星期日10说一说下列下列实例实例中哪中哪些情些情况机况机械能械能是守是守恒的恒的用绳拉着一个物用绳拉着一个物体沿着光滑的斜体沿着光滑的斜面匀速上升。面匀速上升。跳伞员利用降落伞跳伞员利用降落伞在空中匀
6、速下落。在空中匀速下落。抛出的篮球在空中抛出的篮球在空中运动（不计阻力）。运动（不计阻力）。光滑水平面上光滑水平面上运动的小球，运动的小球，把弹簧压缩后把弹簧压缩后又被弹回来。又被弹回来。v2021/8/8 星期日11例：下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是例：下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是A.A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.B.合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒C.C.物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机械能守恒械能守恒 D.D.运动的物体，
7、若受合外力为零，则其机械能一定运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒守恒E.E.做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关C2021/8/8 星期日12例：一物体沿高度为例：一物体沿高度为h的光滑斜面下滑到的光滑斜面下滑到斜面底端的速度为多大？斜面底端的速度为多大？使用机械能守恒定律的优点：使用机械能守恒定律的优点：只要满足守恒的条件，就可利用某两状态的机械能相只要满足守恒的条件，就可利用某两状态的
8、机械能相等，而不必考虑物体的整个运动过程。而牛顿运动定律必等，而不必考虑物体的整个运动过程。而牛顿运动定律必须要研究整个运动过程的具体特点。须要研究整个运动过程的具体特点。mgNva法二：由于运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒法二：由于运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒选物体在最高点和底端的两状态选物体在最高点和底端的两状态若斜面为光滑曲面，则如何求解？若斜面为光滑曲面，则如何求解？2021/8/8 星期日13课本例题把一个小球用细绳悬把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个挂起来，就成为一个摆，摆长为摆，摆长为l，最大偏，最大偏角为角为。小球运动到最。小球运动到最低位置时的速度是多低位置
9、时的速度是多大？大？OBAlGFT分析：分析：小球摆动过程中：受哪些力？做功情况小球摆动过程中：受哪些力？做功情况 怎样？满不满足机械能守恒的条件？怎样？满不满足机械能守恒的条件？小球运动的初末状态的机械能怎么确小球运动的初末状态的机械能怎么确 定？定？2021/8/8 星期日14解答过程解答过程 ：小球在最高点作为初状态，小球在最高点作为初状态，以最低点为参考平面，最高点以最低点为参考平面，最高点的重力势能就是的重力势能就是E Ep1p1=mg(=mg(l-lcos),cos),小球在最低点为末状态：小球在最低点为末状态：E Ep2p2=0,=0,而动能为而动能为 E Ek2k2=mv=mv
10、2 2/2/2 由于运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒即由于运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒即即：即：得：得：启示：启示：有的题只能通过能有的题只能通过能量的观点求解。量的观点求解。OBAl2021/8/8 星期日15应应用用机机械械能能守守恒恒定定律律的的解解题题步步骤骤(1)(1)确定确定研究的系统研究的系统(2)(2)对研究对象进行正确的对研究对象进行正确的受力分析和运受力分析和运动过程分析动过程分析(3)(3)判定各个力是否做功，并判定各个力是否做功，并分析是否符分析是否符合机械能守恒合机械能守恒的条件的条件(4)(4)若满足，则选取零势能参考平面，并若满足，则选取零势能参考
11、平面，并确定研究对象在确定研究对象在始、末状态时的机械能始、末状态时的机械能。(5)(5)根据机械能守恒定律根据机械能守恒定律列出方程列出方程，或再，或再辅之以其他方程，进行求解。辅之以其他方程，进行求解。2021/8/8 星期日1626.26.倾斜轨道与半径为倾斜轨道与半径为R R的圆形轨道相衔接，固定在水平的圆形轨道相衔接，固定在水平面上，轨道平面在竖直平面内如图所示，一小球自轨道上面上，轨道平面在竖直平面内如图所示，一小球自轨道上的的A A点无初速释放，小球运动过程中的一切阻力不计。点无初速释放，小球运动过程中的一切阻力不计。A A点处高度至少为多少时，才能使小球在轨道上做完整点处高度至
12、少为多少时，才能使小球在轨道上做完整的圆周运动的圆周运动已知已知C C点距水平面的高度点距水平面的高度h=2Rh=2R，若小球从，若小球从C C点释放那么小点释放那么小球在何处脱离轨道球在何处脱离轨道小球从小球从C C点释放那么小球运动过程中所能达到的最大高点释放那么小球运动过程中所能达到的最大高度是多少？度是多少？ACR2.5R2.5R；sinsin2/32/3；50R/2750R/272021/8/8 星期日1727.27.如图，粗细均匀，两端开口的如图，粗细均匀，两端开口的U U形管内装有同种液体，形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为开始时两边液面高度差为h h，管中液柱总长度为，
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