機械能守恒定律課件-高一下學期物理人教版必修2

學習目標：1、知道什么是機械能，理解物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；2、理解機械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件；3、會判定具體問題中機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律分析實際問題。重、難點：1、機械能守恒定律的推導與建立，以及其含義的理解；2、機械能守恒定律的條件和機械能守恒定律的實際應用。第七章機械能守恒定律7.8機械能守恒定律復習回顧本章學習的幾種能量形式動能EK=1/2mv2勢能重力勢能EP=mgh彈性勢能EP=1/2kl2機械能E=EK+EP思考：動能和勢能存在何種關系？1、物體只受重力作用例1：做自由落體運動的小球1、根據(jù)動能定理2、根據(jù)重力做功3、聯(lián)立二式得：或可寫為：V1V2h1h2……①……②一、動能和勢能的轉(zhuǎn)化……①……②思考：兩個式子的含義？動能增加△EK重力勢能減少△EP初態(tài)機械能E1末態(tài)機械能E2物體只受重力作用，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。一、動能和勢能的轉(zhuǎn)化2、物體不只受重力作用，但只有重力做功，其他力不做功mgFNh1h2分析：下滑過程中支持力做功？重力勢能變化？動能變化？0一、動能和勢能的轉(zhuǎn)化零勢面例2：小球沿光滑曲面下滑CABmgFT分析：繩子拉力做功？

零勢面h0

例3：鋼球在豎直面擺動（忽略空氣阻力）一、動能和勢能的轉(zhuǎn)化2、物體不只受重力作用，但只有重力做功，其他力不做功物體不只受重力作用，但只有重力做功，其他力不做功時，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。mgFNh1h2CABmgFTh一、動能和勢能的轉(zhuǎn)化討論有其他力做功時，機械能會守恒嗎？一、動能和勢能的轉(zhuǎn)化思考：若鋼球換成輕質(zhì)球，會發(fā)生什么情況？CAB球越擺越低W總=WG+WfEK2-EK1EP1-EP2EK2+EP2=EK1+EP1+WfE2=E1+Wf（Wf<0）機械能不守恒一、動能和勢能的轉(zhuǎn)化勢能包含重力勢能和彈性勢能只有重力做功機械能守恒只有彈力做功機械能守恒？根據(jù)動能定理：WF=EK2-EK1……①根據(jù)彈力做功：WF=EP1-EP2……②聯(lián)立①②式：EP1+EK1=EP2+EK2FNmgF

E1=E2——機械能守恒二、機械能守恒定律

在只有重力做功或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)只發(fā)生動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。1、內(nèi)容注意：機械能守恒是指在一個過程中的每一個時刻機械能都相等，如果僅指出初末位置的機械能相等，不能準確判斷出整個過程中機械能是否守恒．二、機械能守恒定律2、機械能守恒條件1）從做功角度分析

系統(tǒng)只受重力或彈簧彈力，系統(tǒng)不受外力．

系統(tǒng)受外力，但所有外力均不做功．

系統(tǒng)受外力，而且外力做功，但外力做功的代數(shù)和為零．用繩拉著一個物體沿著粗糙的斜面下滑，而且拉力等于摩擦力。特別提醒：(1)機械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零，更不是合外力為零；判斷機械能是否守恒時，要根據(jù)不同情景恰當?shù)剡x取判斷方法．(2)如果除物體的重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功之外，還有其他力做功，若其他力所做的總功為零，此種情況下不能說物體的機械能守恒，只能說其機械能不變．2）從能量轉(zhuǎn)化角度分析

只有系統(tǒng)內(nèi)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，無其它形式能量之間（如內(nèi)能）轉(zhuǎn)化。CABmgFT特別提醒：(1)“守恒”是一個動態(tài)概念，指在動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的整個過程中的任何時刻、任何位置，機械能總量總保持不變。(2)機械能守恒的條件不是合力做的功等于零，也不是合力等于零。說一說下列實例中哪些情況機械能是守恒的用繩拉著一個物體沿著粗糙的斜面下滑，且拉力等于摩擦力。跳傘員利用降落傘在空中勻速下落。拋出的籃球在空中運動（不計阻力）。光滑水平面上運動的小球，把彈簧壓縮后又被彈回來。v3.對機械能守恒定律的理解(不同理解下的表達形式)：（1）系統(tǒng)在初狀態(tài)的總機械能等于末狀態(tài)的總機械能.即E1=E2或（2）物體（或系統(tǒng)）減少的勢能等于物體（或系統(tǒng)）增加的動能，反之亦然。即-ΔEP=ΔEK（3）若系統(tǒng)內(nèi)只有A、B兩個物體，則A減少的機械能

ΔEA等于B增加的機械能ΔEB即-ΔEA=ΔEB（該表達式適合單個物體且有明確的勢能參考面）（該表達式適合單個物體沒有明確的勢能參考面）（該表達式適合兩個物體組成的系統(tǒng)）2．表達式及其意義：表達式物理意義從不同狀態(tài)看Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末初狀態(tài)的機械能等于末狀態(tài)的機械能從轉(zhuǎn)化角度看Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp過程中動能的增加量等于勢能的減少量從轉(zhuǎn)移角度看EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB系統(tǒng)只有A、B兩物體時，A增加的機械能等于B減少的機械能三、機械能守恒定律的應用1．應用機械能守恒定律時，相互作用的物體間的力可以是變力，也可以是恒力，只要符合守恒條件，機械能就守恒．2．機械能守恒定律只涉及物體系的初、末狀態(tài)的物理量，而不須分析中間過程的復雜變化，使處理問題得到簡化．3．應用機械能守恒定律列方程的兩條基本思路(1)守恒觀點始態(tài)機械能等于終態(tài)機械能，即：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.(2)轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移觀點①動能(或勢能)的減少量等于勢能(或動能)的增加量，即：Ek1－Ek2＝Ep2－Ep1.②一個物體機械能的減少(或增加)量等于其他物體機械能的增加(或減少)量，即：EA1－EA2＝EB2－EB1.4．應用機械能守恒定律解題的步驟(1)根據(jù)題意選取研究對象(物體或系統(tǒng))．(2)明確研究對象的運動過程，分析研究對象在過程中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷機械能是否守恒．(3)恰當?shù)剡x取零勢能面，確定研究對象在過程中的始態(tài)和末態(tài)的機械能．(4)根據(jù)機械能守恒定律的不同表達式列方程，并求解結果．定對象判守恒找始末列方程如圖為翻滾過山車示意圖，圓軌道的半徑為10m，為了安全，則過山車由靜止開始向下運動時離地高度h至少為多少？（不考慮空氣阻力和摩擦阻力）如果考慮阻力的影響，則高度還是25m嗎？練一練hBA解：對過山車，由于其在運動的過程中只有重力做功，故運動過程機械能守恒。設過山車運動到B點時速度為v，以最低點地面為參考平面根據(jù)過山車的運動形式，在B點，有通過時的最小速度要想使過山車順利通過B點，則必有聯(lián)立以上方程可得：四、機械能守恒定律和動能定理的比較兩大規(guī)律比較內(nèi)容機械能守恒定律動能定理應用范圍只有重力和彈力做功時無條件限制物理意義其他力(重力、彈力以外)所做的功是機械能變化的量度合外力對物體做的功是動能變化的量度關注角度守恒的條件和始末狀態(tài)機械能的形式及大小動能的變化及改變動能的方式(合外力做功情況)說明等號右邊表示動能增量時，左邊表示勢能的減少量，“mgh”表示重力勢能(或重力勢能的變化)等號左邊是合外力的功，右邊是動能的增量，“mgh”表示重力的功特別提醒：(1)除重力外還有其他力做功且做功不為零時，其他力做功數(shù)值等于機械能的變化量。(2)由于應用動能定理不需要滿足什么條件，所以涉及功能關系問題時還是優(yōu)先考慮動能定理。Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ

二、物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。a．只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功為零）b．只發(fā)生動能和勢