《机械能守恒定律》课件.ppt

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1、第八节第八节 机械能守恒定律机械能守恒定律1.定义：物体的动能和势能之和称定义：物体的动能和势能之和称 为物体的机械能。为物体的机械能。机械能包括机械能包括动能、重力势能、动能、重力势能、弹性势能。弹性势能。2.表达式：表达式：小钢球小钢球v实验中实验中,小球的受哪些力？小球的受哪些力？各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？这个小实验说明了什么？实验中实验中,小球的受力情况如何？小球的受力情况如何？受重力受重力G和绳的拉力和绳的拉力F作用作用各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？拉力和速度方向总垂直，对小球拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球能做

2、功。不做功；只有重力对小球能做功。这个小实验说明了什么？这个小实验说明了什么？小钢球小钢球GFv小钢球小钢球GFvA O BGF1A O BGF1F小球的受力情况如何？小球的受力情况如何？重力重力G、支持力支持力F1、弹弹力力F各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？G和和F1不做功，不做功，F做功做功这个小实验说明了什么？这个小实验说明了什么？小球在往复运动过程中小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转弹性势能和动能在不断转化。小球在往复运动过程化。小球在往复运动过程中总能回到原来的位置，中总能回到原来的位置，可见，弹性势能和动能的可见，弹性势能和动能的总和应该保持不变。即机总和应该保

3、持不变。即机械能保持不变。械能保持不变。A O BGF1F1.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一一.动能与势能的相互转化动能与势能的相互转化通过重力或弹簧弹力做功，机械能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。可以从一种形式转化成另一种形式。质量为质量为m的物体自由下落过程中，经过高度的物体自由下落过程中，经过高度h1的的A点时速度为点时速度为v1，下落至高度下落至高度h2的的B点处速度点处速度为为v2，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在出物体在A点时

4、的机械能和点时的机械能和B点时的机械能，并找点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。到这两个机械能之间的数量关系。h h1 1v v1 1v v2 2mmh h2 2A AB B即即结论：结论：在在只有重力做功只有重力做功的物体系内，动的物体系内，动能和重力势能可以相互转化，而机械能和重力势能可以相互转化，而机械能的总量保持不变。能的总量保持不变。由此可见：由此可见：在在只有重力做功只有重力做功的物体系内，动的物体系内，动能和重力势能可以相互转化，而机械能和重力势能可以相互转化，而机械能的总量保持不变。能的总量保持不变。在在只有弹簧弹力做功只有弹簧弹力做功的物体系的物体系内，动能与势能

5、可以相互转化，而物内，动能与势能可以相互转化，而物体机械能的总量也保持不变。体机械能的总量也保持不变。由此可见：由此可见：同样可以证明：同样可以证明：在只有重力或弹力做功的物体系统内，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。保持不变。内容内容内容内容:1机械能守恒定律：机械能守恒定律：表达式表达式:在只有重力或弹力做功的物体系统内，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。保持不变。内容内容内容内容:1机械能守恒定律：机械能守恒定律：表达式表达式

6、:在只有重力或弹力做功的物体系统内，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。保持不变。内容内容内容内容:或或或或1机械能守恒定律：机械能守恒定律：表达式表达式:在只有重力或弹力做功的物体系统内，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。保持不变。内容内容内容内容:或或或或或或或或（动能的增加等于势能的减少）（动能的增加等于势能的减少）1机械能守恒定律：机械能守恒定律：表达式表达式:守恒和相等的区别守恒和相等的区别：1.守恒：如果某一个物理量在某个

7、过守恒：如果某一个物理量在某个过程中始终保持不变，那么我们就说这程中始终保持不变，那么我们就说这个物理量在此过程中守恒个物理量在此过程中守恒.2.相等：如果一个物理量在两点的值相等：如果一个物理量在两点的值一样，那么我们就说这个物理量在这一样，那么我们就说这个物理量在这两点相等两点相等.只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功.2机械能守恒定律成立的条件：机械能守恒定律成立的条件：A.从做功角度分析从做功角度分析只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功.2机械能守恒定律成立的条件：机械能守恒定律成立的条件：只只有有重重力力或或系系统统内内弹弹簧簧弹弹力力做做功功，其其它力不做功（或其它力合力所做功为零

8、）它力不做功（或其它力合力所做功为零）A.从做功角度分析从做功角度分析只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功.2机械能守恒定律成立的条件：机械能守恒定律成立的条件：只只有有重重力力或或系系统统内内弹弹簧簧弹弹力力做做功功，其其它力不做功（或其它力合力所做功为零）它力不做功（或其它力合力所做功为零）A.从做功角度分析从做功角度分析B.从能量转化角度分析从能量转化角度分析 只有系统内动能和势能相互转化，无只有系统内动能和势能相互转化，无其它形式能量之间（如内能）转化。其它形式能量之间（如内能）转化。只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功.2机械能守恒定律成立的条件：机械能守恒定律成立的条件：O OOl

9、 lAABB 例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为最大偏角为.小球运动到最低位置时的速度是多大？小球运动到最低位置时的速度是多大？分析分析 O OOl lAABB 例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为最大偏角为.小球运动到最低位置时的速度是多大？小球运动到最低位置时的速度是多大？GFv分析分析 O OOl lAABB 例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），

10、摆长为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为最大偏角为.小球运动到最低位置时的速度是多大？小球运动到最低位置时的速度是多大？GFv分析分析拉力和速度方向总拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；垂直，对小球不做功；所以这个过程中只有重所以这个过程中只有重力对小球能做功，机械力对小球能做功，机械能守恒。能守恒。一一.机械能：机械能：物体的动能和势能之和称物体的动能和势能之和称为机械能。为机械能。二二.物体的动能和势能可以相互转化物体的动能和势能可以相互转化。三三.机械能守恒定律机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械动能

11、和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。能保持不变。1守恒条件：守恒条件：a只有重力或系统内弹只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）合力所做功为零）b只发生动能和势能间的相互转化。只发生动能和势能间的相互转化。1守恒条件：守恒条件：a只有重力或系统内弹只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）合力所做功为零）b只发生动能和势能间的相互转化。只发生动能和势能间的相互转化。2表达式：表达式：E=E2 或或 EK+EP=EK2+EP2 或或 Ek=Ep（动能的增加等于动能

12、的增加等于势能的减少）势能的减少）课课 堂堂 训训 练练1.关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中正确的是法中正确的是 （）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.做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒 C.外力对物体所做的功等于外力对物体所做的功等于0时，机械能一定时，机械能一定 守恒守恒 D.物体若只有重力做功，机械能一定守恒物体若只有重力做功，机械能一定守恒 D课课 堂堂 训训 练练1.关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中正

13、确的是法中正确的是 （）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.做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒 C.外力对物体所做的功等于外力对物体所做的功等于0时，机械能一定时，机械能一定 守恒守恒 D.物体若只有重力做功，机械能一定守恒物体若只有重力做功，机械能一定守恒 2.如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光中的斜面是光滑的，图滑的，图D中的斜面是粗糙的，图中的斜面是粗糙的，图A、B中的中的F为为木块所受的外

14、力，方向如图中箭头所示，图木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。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（在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）C2.如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光中的斜面是光滑的，图滑的，图D中的斜面是粗糙的，图中的斜面是粗糙的，图A、B中的中的F为为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图中的木块向下运

15、动，图C中的木块向上运动。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（在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）3.以以10m/s的速度将质量为的速度将质量为m的物体竖直上抛出，的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，若空气阻力忽略，g10m/s2则：则：物体上升的物体上升的最大高度是多少？最大高度是多少？上升过程在何处重力势能和上升过程在何处重力势能和运动相等？运动相等？【解析解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒以地面为参考点，则：以地面为参考点，则：在最高点动能为零，故：在最高点动能为零，故：由由E1=E2得：得：v0h最高点最高点

16、3.以以10m/s的速度将质量为的速度将质量为m的物体竖直上抛出，的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，若空气阻力忽略，g10m/s2则：则：物体上升的物体上升的最大高度是多少？最大高度是多少？上升过程在何处重力势能和上升过程在何处重力势能和运动相等？运动相等？v0h【解析解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒初状态设在地面，则：初状态设在地面，则：终态设在终态设在h1高处，故：高处，故：因机械能守恒：因机械能守恒：E1=E2最高点最高点h1v1Ep=Ek3.以以10m/s的速度将质量为的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若空的物体竖直上抛出，若空气阻力忽

17、略，气阻力忽略，g10m/s2则：则：物体上升的最大高度是物体上升的最大高度是多少？多少？上升过程在何处重力势能和动能相等？上升过程在何处重力势能和动能相等？初初4、长为、长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始垂在桌边，如图所示，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？多大？【解析解析】：链条下滑时，因链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，整根链条总的机械能

18、守恒，可用机械能守恒定律求解。可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为设整根链条质量为m，则单位则单位长度质量为长度质量为mL,设桌面重力势能为零。设桌面重力势能为零。初状态：初状态：末状态：末状态：由机械能守恒定律得：由机械能守恒定律得：EK1+EP1=EK2+EP2 即：即：解得解得 初初末末4、长为、长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始垂在桌边，如图所示，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？多大？

19、机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤（1）根据题意，选取研究对象）根据题意，选取研究对象(物体或系统物体或系统)及研究的过程。及研究的过程。（2）对研究对象进行受力分析，弄清各力在）对研究对象进行受力分析，弄清各力在 研究过程中的做功情况，判断是否符合研究过程中的做功情况，判断是否符合 机械能守恒的条件。机械能守恒的条件。机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤（1）根据题意，选取研究对象）根据题意，选取研究对象(物体或系统物体或系统)及研究的过程。及研究的过程。（2）对研究对象进行受力分析，弄清各力在

20、）对研究对象进行受力分析，弄清各力在 研究过程中的做功情况，判断是否符合研究过程中的做功情况，判断是否符合 机械能守恒的条件。机械能守恒的条件。（3）恰当地选取参考平面，确定研究对象在）恰当地选取参考平面，确定研究对象在 过程中的初始状态和末状态的机械能过程中的初始状态和末状态的机械能(包包 括动能和势能括动能和势能)。机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤（1）根据题意，选取研究对象）根据题意，选取研究对象(物体或系统物体或系统)及研究的过程。及研究的过程。（2）对研究对象进行受力分析，弄清各力在）对研究对象进行受力分析，弄清各力在 研究过程中的做功情况，判断是否符合研究过程中的做功情况，判断是否符合 机械能守恒的条件。机械能守恒的条件。（3）恰当地选取参考平面，确定研究对象在）恰当地选取参考平面，确定研究对象在 过程中的初始状态和末状态的机械能过程中的初始状态和末状态的机械能(包包 括动能和势能括动能和势能)。（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解。）根据机械能守恒定律列方程，进行求解。机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤（1）根据题意，选取研究对象）根据题意，选取研究对象(物体或系统物体或系统)及研究的过程。及研究的过程。