8.4机械能守恒定律（3课时）-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（2019人教版必修第二册）

§8.4.1 机械能守恒定律 知识回顾 1、动能:物体由于运动而具有的能。 2、重力势能:地球上的物体由于被举高而具有的能。 3、弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。 4、动能定理：所有外力对物体做的总功等于物体动能的变化。 5、重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功 等于物体重力势能的减少量。 弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系：弹簧弹 力做功等于弹簧弹性势能的减少量。 =-ΔEP =-ΔEP =ΔEk 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 试一试 碰鼻实验： 如图所示，把悬挂的小球拉至鼻尖由静止释放，实验者立于原地不动，小球来回摆动，小球能否碰到鼻子？为什么？ 单摆实验 重力 势能 动能 重力做功 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 重力势能 弹性势能 势能 动能 机械能 回顾归纳 一、机械能 机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称， 用符号 E 表示 3.机械能是标量，具有相对性 1.概念： 2.表达式： 动能和势能可以相互转化吗？ （只有在确定的参考系和零势能参考平面情况下，机械能才有确定的物理意义） 随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量的利用率，是人类所面临的一项重要任务，右图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。 进站前关闭发动机，机车凭惯性上坡，动能变成势能储存起来，出站时下坡，势能变成动能，节省了能源。 明珠号列车为什么在站台上要设置一个小小的坡度？ 生活中的实例 车站 车站示意图 举世闻名的三峡工程怎样利用水利发电？ 射箭项目 拉弓射箭 弹性势能 动能 蹦极运动 分析运动员下落过程中，动能和势能之间怎样转化的？ 动能与势能的相互转化 ·通过重力或弹力做功，动能与势能可以相互转化。 猜想：机械能的总量是否保持不变? 如下图中，质量为m的物体均从高为h1的A点运动到高为h2的B点，求这四个过程中重力对物体做的功？（不计空气阻力和摩擦阻力） 若物体在A点的速度为v1，所有阻力均不计，求物体到达B点时的动能Ek2 由动能定理知： 机械能守恒定律推导 由重力做功与重力势能的关系得 上述四例中有何共性？ 故： 上式表示：动能和重力势能之和即总的机械能保持不变。 1.只有重力做功； 2.动能与势能在相互转化。 移项 即ΔEk=−ΔEP 15 如果物体沿粗糙面下滑呢？ 粗糙曲面滑下 v0 mg FN F阻 Ek2+EP2≠Ek1+EP1 即 E1≠E2 结论：除重力外有其他力做功，机械能改变。 若地面光滑，根据动能定理 Ek2-Ek1=W弹 W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2 由两式得 Ek2-Ek1=Ep1-Ep2 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即E2=E1 Ek2 Ep2 Ek1 Ep1 在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能可以互相转化， 而总的机械能保持不变。 在只有弹力做功的物体系统内，动能与弹性势能可以互相转化， 总的机械能也保持不变。 由弹力做功与弹性势能的变化关系得 1.内容： 在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 条件 1.动能增加，势能一定减小，且动能增加量等于势能减小量。 2.动能减小，势能一定增加，且动能减小量等于势能增加量。 二、机械能守恒定律 2.适用对象： 单个质点、多个物体组成的系统 （1）EK2+EP2=EK1+EP1 即E2=E1 3、表达式： 守恒观点 （必须先选0势能面） 转化观点 转移观点 （2）ΔEk=-ΔEp 或 ΔEk增＝ΔEp减 （3）ΔEA=-ΔEB 或 ΔEA增＝ΔEB减 意义：初末状态机械能相等 意义：系统势能的减小量（增加量）等于动能的增加量（减小量） 意义：系统只有A、B两物体（部分）时，A增加（减少）的机械能等于B减少（增加）的机械能。 （4）ΔE=0 意义：系统机械能变化量为0 只有重力做功或弹簧弹力做功 4、机械能守恒条件： （1）物体只受重力或弹簧弹力，不受其他力 （2）物体除受重力或弹簧弹力外，还受其他力，但其他力不做功 （3）除受重力、弹力外，还受其他力，其他力做功，但做功代数和为零 F1 F2 A B 也不要把只有重力和弹力做功理解为物体只受重力和弹力. 不要把其他力不做功理解为物体受到的合外力为零.(物体所受合力为零，机械能也不一定守恒) 注意: (1)用做功来分析：分析物体或物体系统的受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则物体或物体系统的机械能守恒。 (2)用能量转化来分析：若物体系统中只有