8.4机械能守恒定律 讲义-2021-2022学年人教版（2019）高中物理必修第二册

第八章机械能守恒定律 第4节机械能守恒定律 【素养目标】 1.知道什么是机械能，知道动能和势能是可以相互转化的. 2.会推导机械能守恒定律. 3.掌握机械能守恒定律的内容，理解机械能守恒的条件． 4.会灵活运用机械能守恒定律解决问题． 【必备知识】 知识点一、动能、势能的相互转化 1．动能与重力势能间的转化 只有重力做功时，若重力做正功，则重力势能转化为动能，若重力做负功，则动能转化为重力势能，转化过程中，动能与重力势能之和保持不变． 2．动能与弹性势能间的转化 被压缩的弹簧把物体弹出去，射箭时绷紧的弦把箭弹出去，这些过程都是弹力做正功，弹性势能转化为动能． 3．机械能 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，在重力或弹力做功时，不同形式的机械能可以发生相互转化． 【探讨】如图所示，过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下．(忽略轨道的阻力和其他阻力) 探讨1：过山车受哪些力作用？各做什么功？ 【提示】　忽略阻力，过山车受重力和轨道支持力作用．重力做正功，支持力不做功． 探讨2：过山车下滑时，动能和势能怎么变化？两种能的和不变吗？ 【提示】　过山车下滑时，动能增加，重力势能减少．忽略阻力时，两种能的和保持不变． 【点睛】 1．重力势能、弹性势能、动能统称为机械能．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． 2．重力做功只能引起重力势能和动能之间的转化，例如重力做负功，重力势能增加，动能减少． 3．弹力做功只能引起弹性势能和动能之间的转化，例如弹力做正功，弹性势能减少，动能增加． 知识点二、机械能守恒定律 1．内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变． 2．守恒定律表达式 (1)Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2，即ΔEk增＝ΔEp减． (2)Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1. (3)E2＝E1. 3．守恒条件 物体系统内只有重力或弹力做功． 【探讨】运动员抛出的铅球所受空气的阻力远小于其重力，请思考以下问题： 探讨1：铅球在空中运动过程中，能否视为机械能守恒？ 【提示】　由于阻力远小于重力，可以认为铅球在空中运动过程中，只有重力做功，机械能守恒． 探讨2：若铅球被抛出时速度大小一定，铅球落地时的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗？ 【提示】　根据机械能守恒定律，落地时速度的大小与运动员将铅球抛出的方向无关．