2.1机械能守恒定律Appt课件

1、1、定义：物体的动能和势能之和称为物体、定义：物体的动能和势能之和称为物体 的机械能。的机械能。 机械能包括动能、重力势能、弹性势能。机械能包括动能、重力势能、弹性势能。2、表达式：、表达式： 小钢球小钢球实验中，小球的受力情况如何？实验中，小球的受力情况如何？受重力受重力G和绳的拉力和绳的拉力F作用作用 各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？拉力和速度方向总垂直，对小拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球能做球不做功；只有重力对小球能做功。功。这个小实验说明了什么？这个小实验说明了什么？小球在摆动过程中重力势能和小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中动能在不

2、断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可，小球总能回到原来的高度。可见，重力势能和动能的总和保持见，重力势能和动能的总和保持不变。即机械能保持不变。不变。即机械能保持不变。演示实验演示实验GFv小球的受力情况如何？小球的受力情况如何？重力重力G、支持力、支持力F1、弹力、弹力F各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？G和和F1不做功，不做功，F做功做功这个小实验说明了什么？这个小实验说明了什么？ 小球在往复运动过程中弹小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化。性势能和动能在不断转化。小球在往复运动过程中总能小球在往复运动过程中总能回到原来的位置，可见，弹回到原来的位置，可见，弹

3、性势能和动能的总和应该保性势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持不变持不变。即机械能保持不变。 演示实验演示实验A O BGF1F1、动能和重力势能可以相互转化、动能和重力势能可以相互转化2、动能和弹性势能可以相互转化、动能和弹性势能可以相互转化 通过重力或弹簧弹力做功，机械能可通过重力或弹簧弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。以从一种形式转化成另一种形式。 质量为质量为m的物体自由下落过程中，经过高度的物体自由下落过程中，经过高度h1的的A点时速点时速度为度为v1，下落至高度，下落至高度h2的的B点处速度为点处速度为v2，不计空气阻力，取，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写

4、出物体在地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和点时的机械能和B点时的机械点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。能，并找到这两个机械能之间的数量关系。根据动能定理，有根据动能定理，有21222121mvmvWG重力做功与重力势能的关系可知：重力做功与重力势能的关系可知：21mghmghWG由以上两式可以得到：由以上两式可以得到：121222mghmv21mghmv21h1v1v2mh2ABA点点B点点12121mghmvEEEPAkAA22221mghmvEEEPBkBB1122pkpkEEEE 在只有重力做功的物体系内，动能和在只有重力做功的物体系内，动能和重力势能可以相互转化

5、，而机械能的总量重力势能可以相互转化，而机械能的总量保持不变。保持不变。同样可以证明：同样可以证明： 在只有弹簧弹力做功的物体系内，动在只有弹簧弹力做功的物体系内，动能与势能可以相互转化，而物体机械能的能与势能可以相互转化，而物体机械能的总量也保持不变。总量也保持不变。由此可见：由此可见：表达式表达式:p1k1p2k2EEEE12EE内容内容:或或pkEE （动能的增加等于势能的减少）（动能的增加等于势能的减少）或或守恒和相等的区别：守恒和相等的区别： 1.守恒：如果某一个物理量在某个过程中守恒：如果某一个物理量在某个过程中始终保持不变，那么我们就说这个物理量始终保持不变，那么我们就说这个物理

6、量在此过程中守恒在此过程中守恒.2.相等：如果一个物理量在两点的值一样，相等：如果一个物理量在两点的值一样，那么我们就说这个物理量在这两点相等那么我们就说这个物理量在这两点相等.2 2机械能守恒定律成立的条件：机械能守恒定律成立的条件： 只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功或其它力合力所做功为零）力不做功或其它力合力所做功为零）A A、从做功角度分析、从做功角度分析B B、从能量转化角度分析、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。它形式能量之间如内能转化。 只有重力或弹力做功只有

7、重力或弹力做功. . 把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆如图），把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆如图）， 摆长为摆长为l ,最大偏角为最大偏角为 .小球运动到最低位置时的速度小球运动到最低位置时的速度 是多大？是多大？分析分析拉力和速度方向总垂拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；直，对小球不做功；所以这个过程中只有所以这个过程中只有重力对小球能做功，重力对小球能做功，机械能守恒。机械能守恒。 lABGFv 把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆如图），把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆如图）， 摆长为摆长为l ,最大偏角为最大偏角为 .小球运动到最低位置时的速度小球运动到最低位置

8、时的速度 是多大？是多大？解解选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。小球在最低点小球在最低点O时为末状态：时为末状态：末状态的动能：末状态的动能： Ek2=1/2mv2 重力势能：重力势能： Ep2=0末状态的机械能为：末状态的机械能为： Ek2+Ep2=1/2mv2 根据机械能守恒定律有根据机械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即即 1/2mv2= mgl ( 1- cos) )coscos2gl(12gl(1 所以所以 v = lAB小球在最高点小球在最高点A时为初状态：时为初状态：初状态的动能：初状态的动能： Ek1=0

9、初状态的重力势能：初状态的重力势能： Ep1=mg(l-lcos）初状态的机械能：初状态的机械能： Ek1+Ep1=mg(l-lcos) 一、机械能：物体的动能和势能之和称为物体一、机械能：物体的动能和势能之和称为物体 的机械能。的机械能。 二、物体的动能和势能可以相互转化。二、物体的动能和势能可以相互转化。三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。可以相互转化，而总的机械能保持不变。 1 1、守恒条件：、守恒条件：a a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力、只有重力

10、或系统内弹簧弹力做功，其它力 不做功或其它力合力所做功为零）不做功或其它力合力所做功为零） b b、只发生动能和势能间的相互转化。、只发生动能和势能间的相互转化。2 2、表达式：、表达式： E E= E2 = E2 或或 EKEK+EP+EP= = EK2+EP2 EK2+EP2 或或 Ek=Ek= Ep Ep动能的增加等于动能的增加等于势能的减少）势能的减少）四、机械能守恒定律的应用 1 1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中 正确的选项是正确的选项是 （ ） A A、做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒、做匀速直线运动的物体，机械能一定守

11、恒 B B、做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒、做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒 CC、外力对物体所做的功等于、外力对物体所做的功等于0 0时，机械能一定守恒时，机械能一定守恒 D D、物体若只有重力做功，机械能一定守恒、物体若只有重力做功，机械能一定守恒 DC解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，分析，ABD三项均错。

12、三项均错。20121mvE mghE 2mghmv 2021【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒以地面为参考点，那么以地面为参考点，那么：在最高点动能为零，故：在最高点动能为零，故：由由E1=E2得：得：mgvh510210222 v0h最高点20121mvE 12112221mghmvmghE 120221mghmv v0h【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒初状态设在地面，那么初状态设在地面，那么：终态设在终态设在h1高处，故：高处，故：因机械能守恒：因机械能守恒：E1=E2mg

13、vh5 . 21041042201 最高点h1v1Ep=Ek【解析】：链条下滑时，因【解析】：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为设整根链条质量为m，则单位，则单位长度质量为长度质量为mL,设桌面重力势能为零。设桌面重力势能为零。初状态：初状态： 末状态：末状态：由机械能守恒定律得：由机械能守恒定律得：EK1+EP1= EK2+EP2 即：即：8LgLm4LpEkE 101 解得 2Lmgmv218LgLm4L2 415 glv 2L8L4L初初末末2LmgpEmvkE 22212 1、动能：物体由于运动而具有的能。 2、重力势能：地球上的物体具有的跟它的高度有关的能。 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：合力所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。 221mvEk21222121mvmvW总mghEP21PPGEEW2p12Ek l (1) (1)根据题意，选取研究对象根据题意，选取研究对象( (物体或系统物体或系统) ) 及研究的过程。及研究的过程。(2)对研究对象进