7.8 机械能守恒定律 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版必修2

学习目标： 1、知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化； 2、理解机械能守恒定律的内容和适用条件； 3、会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题。 重、难点： 1、机械能守恒定律的推导与建立，以及其含义的理解； 2、机械能守恒定律的条件和机械能守恒定律的实际应用。 第七章 机械能守恒定律 7.8 机械能守恒定律 制作者：河南驻马店高级中学 李阳 复习回顾 本章学习的几种能量形式 动能 EK=1/2 mv2 势能 重力势能 EP=mgh 弹性势能 EP=1/2 kl2 机械能 E=EK+EP 思考：动能和势能存在何种关系？ 1、物体只受重力作用 例1：做自由落体运动的小球 1、根据动能定理 2、根据重力做功 3、联立二式得： 或可写为： V1 V2 h1 h2 ……① ……② 一、动能和势能的转化 ……① ……② 思考：两个式子的含义？ 动能增加 △EK 重力势能减少 △EP 初态机械能 E1 末态机械能 E2 物体只受重力作用，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 一、动能和势能的转化 2、物体不只受重力作用，但只有重力做功，其他力不做功 mg FN h1 h2 分析：下滑过程中支持力做功？ 重力势能变化？ 动能变化？ 0 一、动能和势能的转化 零势面 例2：小球沿光滑曲面下滑 C A B mg FT 分析：绳子拉力做功？ 零势面 h 0 例3：钢球在竖直面摆动（忽略空气阻力） 一、动能和势能的转化 2、物体不只受重力作用，但只有重力做功，其他力不做功 物体不只受重力作用，但只有重力做功，其他力不做功 时，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 mg FN h1 h2 C A B mg FT h 一、动能和势能的转化 讨论 有其他力做功时，机械能会守恒吗？ 一、动能和势能的转化 思考：若钢球换成轻质球，会发生什么情况？ C A B 球越摆越低 W总=WG+Wf EK2-EK1 EP1-EP2 EK2+EP2=EK1+EP1+Wf E2=E1+Wf （Wf<0） 机械能 不守恒 一、动能和势能的转化 势能包含 重力势能 和 弹性势能 只有重力做功 机械能守恒 只有弹力做功 机械能守恒？ 根据动能定理： WF= EK2-EK1 ……① 根据弹力做功： WF= EP1-EP2 ……② 联立①②式： EP1+EK1=EP2+EK2 FN mg F E1 = E2 —— 机械能守恒 二、机械能守恒定律 　　在只有重力做功或弹力做功的物体系统内，系统只发生动能与势能的相互转化，而总的机械能保持不变。 1、内容 注意：机械能守恒是指在一个过程中的每一个时刻机械能都相等，如果仅指出初末位置的机械能相等，不能准确判断出整个过程中机械能是否守恒． 二、机械能守恒定律 2、机械能守恒条件 1）从做功角度分析 系统只受重力或弹簧弹力，系统不受外力． 系统受外力，但所有外力均不做功． 系统受外力，而且外力做功，但外力做功的代数和为零． 用绳拉着一个物体沿着粗糙的斜面下滑，而且拉力等于摩擦力。 特别提醒： (1)机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力为零；判断机械能是否守恒时，要根据不同情景恰当地选取判断方法． (2)如果除物体的重力和系统内的弹力做功之外，还有其他力做功，若其他力所做的总功为零，此种情况下不能说物体的机械能守恒，只能说其机械能不变． 2）从能量转化角度分析 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。 C A B mg FT 特别提醒： (1)“守恒”是一个动态概念，指在动能和势能相互转化的整个过程中的任何时刻、任何位置，机械能总量总保持不变。 (2)机械能守恒的条件不是合力做的功等于零，也不是合力等于零。 说一说 下列实例中哪些情况机械能是守恒的 用绳拉着一个物体沿着粗糙的斜面下滑，且拉力等于摩擦力。 跳伞员利用降落伞在空中匀速下落。 抛出的篮球在空中运动（不计阻力）。 光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来。 v 3. 对机械能守恒定律的理解(不同理解下的表达形式)： （1）系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能. 即 E1 = E2 或 （2）物体（或系统）减少的势能等于物 体（或系统） 增加的动能，反之亦然。 即 -ΔEP = ΔEK （3）若系统内只有A、B两个物体，则A减少的机械能 ΔEA等于B增加的机械能ΔE B 即 -ΔEA = ΔEB （该表达式适合单个物体且有明确的势能参考面） （该表达式适合单个物体没有明确的势能参考面） （该表达式