4 机械能守恒定律-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第二册)

4 机械能守恒定律 [学习目标] 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． 能够推导出机械能守恒定律 3． 会判断一个过程机械能是否守恒 4． 能运用机械能守恒定律解决有关问题 5． 能用机械能守恒定律处理一些简单的连接体问题 1、 追寻守恒量 伽利略曾研究过小球在斜面上的运动，如图1所示． 图1 将小球由斜面A上某位置由静止释放，如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球在斜面B上速度变为0(即到达最高点)时的高度与它出发时的高度 ，不会更高一点，也不会更低一点．这说明某种“东西”在小球运动的过程中是 的． 2、 动能与势能的相互转化 1． 重力势能与动能的转化 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 ，物体的 转化为 ；若重力对物体做负功，则物体的重力势能 ，动能 ，物体的动能转化为 ． 2． 弹性势能与动能的转化 只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能 ，物体的动能 弹簧的 转化为物体的 ；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能增加，物体的动能 ，物体的 转化为弹簧的 ． 3．机械能： 、 与 统称为机械能． 3、 机械能守恒定律 1． 内容：在只有 或 做功的物体系统内， 与 可以互相转化，而 保持不变． 2． 表达式： 或 . 3． 应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和 ，不必考虑两个状态间 ，即可以简化计算． 1. 物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒．(　　) 2. 物体做匀速直线运动，其机械能一定守恒．(　　) 3. 物体的速度增大时，其机械能可能减小．(　　) 4. 做匀速圆周运动的物体，机械能一定守恒(　　) 5. 物体所受的合力不等于零，机械能可能守恒(　　) 6. 物体所受合力做功为零，机械能一定守恒(　　) 7. 一个物体的能量增加，必定有别的物体能量减少．(　　) 8. 合力做的功等于物体机械能的改变量．(　　) 9. 克服与势能有关的力(重力、弹簧弹力、静电力等)做的功等于对应势能的增加量．(　　) 10. 滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化．(　　) 知识点一：对机械能守恒定律的理解 如图所示，质量为m的物体沿光滑曲面滑下的过程中，下落到高度为h1的A处时速度为v1，下落到高度为h2的B处时速度为v2，重力加速度为g，不计空气阻力，选择地面为参考平面． (1)求从A至B的过程中重力做的功；(2)求物体在A、B处的机械能EA、EB；(3)比较物体在A、B处的机械能的大小． 【探究重点】 1． 对机械能守恒条件的理解 1　 只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化． 2　 只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化． 3　 只有重力和弹力做功，发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化． 4　 除受重力或弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零． 2． 判断机械能是否守恒的方法 1　 做功条件分析：只有重力和系统内弹力做功，其他力不做功或做功的代数和始终为零． 2　 能量转化分析：系统内只有动能、重力势能及弹性势能的相互转化，即系统内只有物体间的机械能相互转移，则机械能守恒． 3　 定义判断法：如物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时，动能不变，势能变化，机械能不守恒，如匀速上升的物体机械能增加． 3． 机械能守恒的物体所受合外力一定为零吗？ 【例题精讲】 1. (2022北京八十中期中考试)下列关于机械能守恒的说法,正确的是 (　　) A.运动的物体,若受到的合外力为零,则其机械能一定守恒 B.运动的物体,若受到的合外力不为零,则其机械能一定不守恒 C.合外力对物体不做功,物体的机械能一定守恒 D.运动的物体,若受到的合外力不为零,其机械能有可能守恒 【巩固训练】 2. (2022河南省濮阳市期中考试)如图所示,小球从A点由静止下落,在B点接触竖直放置的轻质弹簧,运动到D点时速度为零,忽略空气阻力,下列说法正确的是 (　　) A.小球从A到B的过程中,小球机械能不守恒 B.小球从B到D的过程中,小球机械能守恒 C.小球从B到D的过程中,小球和弹簧组成的系统机械能守恒 D.小球从B到D的过程中,重力对小球做功的功率逐渐减小 知识点二：机械能守恒定律的应用 机械能守恒定律常用的三种表达式 项目 表达式 物理意义 说明 从守恒的角度看 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末 初状态的机械