机械能守恒定律课件-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机械能守恒定律复习回顾本章学习的几种能量形式动能EK=1/2mv2势能重力势能EP=mgh弹性势能EP=1/2kl2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：V1V2h1h2……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mgFNh1h2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CABmgFT分析：绳子拉力做功？

零势面h0

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。mgFNh1h2CABmgFTh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？CAB球越摆越低W总=WG+WfEK2-EK1EP1-EP2EK2+EP2=EK1+EP1+WfE2=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+EK2FNmgF

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。CABmgFT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。v3.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ΔEB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）（该表达式适合两个物体组成的系统）2．表达式及其意义：表达式物理意义从不同状态看Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末初状态的机械能等于末状态的机械能从转化角度看Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp过程中动能的增加量等于势能的减少量从转移角度看EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能三、机械能守恒定律的应用1．应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒．2．机械能守恒定律只涉及物体系的初、末状态的物理量，而不须分析中间过程的复杂变化，使处理问题得到简化．3．应用机械能守恒定律列方程的两条基本思路(1)守恒观点始态机械能等于终态机械能，即：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.(2)转化或转移观点①动能(或势能)的减少量等于势能(或动能)的增加量，即：Ek1－Ek2＝Ep2－Ep1.②一个物体机械能的减少(或增加)量等于其他物体机械能的增加(或减少)量，即：EA1－EA2＝EB2－EB1.4．应用机械能守恒定律解题的步骤(1)根据题意选取研究对象(物体或系统)．(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒．(3)恰当地选取零势能面，确定研究对象在过程中的始态和末态的机械能．(4)根据机械能守恒定律的不同表达式列方程，并求解结果．定对象判守恒找始末列方程如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为10m，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地高度h至少为多少？（不考虑空气阻力和摩擦阻力）如果考虑阻力的影响，则高度还是25m吗？练一练hBA解：对过山车，由于其在运动的过程中只有重力做功，故运动过程机械能守恒。设过山车运动到B点时速度为v，以最低点地面为参考平面根据过山车的运动形式，在B点，有通过时的最小速度要想使过山车顺利通过B点，则必有联立以上方程可得：四、机械能守恒定律和动能定理的比较两大规律比较内容机械能守恒定律动能定理应用范围只有重力和弹力做功时无条件限制物理意义其他力(重力、弹力以外)所做的功是机械能变化的量度合外力对物体做的功是动能变化的量度关注角度守恒的条件和始末状态机械能的形式及大小动能的变化及改变动能的方式(合外力做功情况)说明等号右边表示动能增量时，左边表示势能的减少量，“mgh”表示重力势能(或重力势能的变化)等号左边是合外力的功，右边是动能的增量，“mgh”表示重力的功特别提醒：(1)除重力外还有其他力做功且做功不为零时，其他力做功数值等于机械能的变化量。(2)由于应用动能定理不需要满足什么条件，所以涉及功能关系问题时还是优先考虑动能定理。Ｅ＝ＥＫ＋ＥＰ

二、物体的动能和势能可以相互转化。a．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）b．只发生动能和势