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【最新】人教版必修2高中物理课件:第七章 机械能守恒定律 7.8机械能守恒定律 (共42张PPT)

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8.机械能守恒定律 学*目标 (1)知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转 化. (2)会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守 恒,理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件. (3)在具体问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械 能守恒的方程式. 知识导图 课前自主学* 一、动能与势能的相互转化 阅读教材第75~76页“动能与势能的相互转化”部分,回 答下列问题. 1.重力势能与动能 只有重力做功时,若重力对物体做正功,则物体的重力势 能减少,动能增加,重力势能转化成了动能;若重力做负功, 则动能转化为重力势能. 2.弹性势能与动能 只有弹簧弹力做功时,若弹力做正功,则弹簧弹性势能减 少,物体的动能增加,弹性势能转化为动能. 3.机械能 (1)定义:重力势能、弹性势能和动能的总称,表达式为E =Ek+Ep. (2)动能与势能的相互转化:通过重力或弹力做功,机械能 可以从一种形式转化为另一种形式. ☆思考: 如图所示,一弹簧竖直放置,下端固定于桌面,上端连接 一小球,旁边放一标尺,使小球从弹簧的原长位置由静止释 放,小球上、下运动过程中小球的动能、重力势能及弹簧弹性 势能怎样变化? 提示:在向下运动过程中,重力做正功,弹力做负功,重 力势能减小,动能先增大后减小,弹性势能增大;在向上运动 过程中,重力做负功,弹力做正功,重力势能增大,动能先增 大后减小,弹性势能减小. 二、机械能守恒定律 阅读教材第76~77页“机械能守恒定律”部分,回答下列 问题. 1.物体沿光滑斜面从A滑到B. ①由动能定理:WG=Ek2-Ek1. ②由重力做功与重力势能的关系:WG=Ep1-Ep2. 结论:初机械能等于末机械能,即Ep1+Ek1=Ep2+Ek2. 2.内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互 相转化,而总的机械能保持不变. 3.守恒定律表达式 (1)Ek2+Ep2=Ek1+Ep1. (2)E2=E1. 4.守恒条件:只有重力或弹力做功. ☆思考:用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升过程 中,物体的机械能是否守恒? 提示:物体在拉力作用下沿斜面匀速上升,拉力F对物体做 正功,所以其机械能不守恒. 判一判 (1)通过重力做功,动能和重力势能可以相互转换.( √ ) (2)物体的机械能一定是正值.( × ) (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.( √ ) 课堂互动探究 知识点一 机械能守恒条件的理解 1.机械能守恒的条件 合力做 系统内只有重力或弹力做功, 功分析 机械能守恒(如抛体运动) 系统内只有动能、重力势能或 能量转 弹性势能的转化,机械能守恒 化分析 (如物体自由下落压缩弹簧) 2.判断物体的机械能是否守恒,一般从以下三个方面入 手. (1)利用守恒定律来判定:研究系统的动能和势能之和有无 变化 (2)从做功角度判断 ①单个物体:除重力外无其他力做功(或其他力对这个物体 做功之和为零),则物体的机械能守恒. ②系统:外力中除重力外无其他力做功,内力做功之和为 零,则系统的机械能守恒. (3)从能量转化角度判断 只有系统内动能、重力势能、弹性势能的相互转化、无其 他形式能量的转化,系统机械能守恒. 1 (多选)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*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组成的系统机械能守恒 D.丁图中,小球沿水*面做匀速圆锥摆运动时,小球的 机械能守恒 解析:甲图中重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,但 弹簧的弹性势能增加,A的机械能减少,A错;B物体下滑,B对 A的弹力做功,A的动能增加,B的机械能减少,B错;丙图中 A、B组成的系统只有重力做功,机械能守恒,C对;丁图中小 球受重力和拉力作用,但都不做功,小球动能不变,机械能守 恒,D对. 答案:CD [变式训练] (多选)如图所示,在两个质量分别为m和2m的小球a和b之 间,用一根轻质细杆连接,两小球可绕过轻杆中心的水*轴无 摩擦转动.现让轻杆处于水*位置,静止释放小球后,重球b向 下转动,轻球a向上转动.在转动90° 的过程中,下列说法正确 的是( ) A.b球的重力势能减少,动能增加 B.a球的重力势能增加,动能减少 C.a球和b球的机械能总和保持不变 D.a球和b球的机械能总和不断减小 解析:由于只有重力做功,故系统的机械能守恒,a球向上 转动,b球向下转动,杆对a球的作用力做正功,使a球的机械能 增加,b球的机械能减少. 答案:AC 知识点二 机械能守恒定律的应用 1.机械能守恒定律的不同表达式 表达式 物理意义 Ek1+Ep1=Ek2+ 初状态的机械能等于末 从不同状态看 Ep2或E初=E末 状态的机械能 Ek2-Ek1=Ep1- 过程中动能的增加量等 从转化角度看 Ep2或ΔEk=- 于势能的减少量 ΔEp EA2-EA1=EB1 系统只有A、B两物体 从转*嵌瓤 -EB2或ΔEA= 时,A增加的机械能等 -ΔEB 于B减少的机械能 特别提醒, 在利用机械能守恒定律表达式E1=E2时,由于重力势能的 相对性,必须先选取参考*面,才能求解. 2.机械能守恒定律和动能定理的比较 规律 机械能守恒定律 内容 E1=E2 表达式 ΔEk=-ΔEp ΔEA=-ΔEB 应用范围 只有重力或弹力做功时 物理意义 关注角度 动能定理 W=ΔEk 无条件限制 合外力对物体做 重力或弹力做功的过程是 的功是动能变化 动能与势能转化的过程 的量度 守恒的条件和始末状态机 动能的变化及合 械能的形式及大小 外力做功情况 2如图所示,质量



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