物理·必修第二册(人教版) 课件 第8章 4 机械能守恒定律

第八章机械能守恒定律4机械能守恒定律

1.知道动能、势能和机械能．通过伽利略斜面小球实验了解动能和势能的相互转化．2.掌握机械能守恒定律，知道机械能守恒的条件．3.能够应用机械能守恒定律分析相关的实际问题．课前·自主预习1．能量概念的引入伽利略斜面小球实验中，小球运动中不变的“东西”就是________．2．动能与势能的相互转化(1)转化条件：__________或________做功．(2)转化特点：做正功时，________向______转化；做负功时，________向________转化．(3)重力势能、弹性势能与动能统称为_____________．追寻守恒量动能与势能的相互转化能量重力弹力势能动能动能势能机械能1．含义在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以__________，而总的机械能____________．2．守恒定律表达式(1)Ek2－Ek1＝________________，即ΔEk＝__________．(2)Ek2＋Ep2＝________________．(3)E2＝________．3．守恒条件只有__________________做功．机械能守恒定律互相转化保持不变Ep1－Ep2－ΔEpEk1＋Ep1E1重力或系统内弹力课堂·重难探究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)只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化．(3)只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化．(4)除受重力和弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零．机械能守恒的理解与判断2．判断机械能守恒的方法(1)做功分析法(常用于单个物体)(2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统)(3)机械能的定义法机械能等于动能与势能之和，若一个过程中动能不变，势能变化，则机械能不守恒，如匀速上升的物体机械能增加．例1

(多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是

(

)A．图甲中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A的机械能守恒B．图乙中，物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，机械能守恒C．图丙中，不计任何阻力时A加速下落、B加速上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒D．图丁中，小球由水平位置A处静止释放，运动到B处的过程中，机械能守恒【答案】BCD【解析】图甲中重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，A错误；图乙中物体B除受重力外，还受支持力、拉力、摩擦力，但当拉力与摩擦力相等时，除重力之外的三个力做功的代数和为零，故物体B机械能守恒，B正确；图丙中绳子的张力对A做负功，对B做正功，两者代数和为零，又不计任何阻力，A、B组成的系统机械能守恒，C正确；图丁中只有小球的重力做功，故机械能守恒，D正确．变式1

(多选)(2024年广州六中期中)下列关于机械能是否守恒的叙述，正确的是 (

)A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B．做变速运动的物体机械能可能守恒C．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D．若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒【答案】BD【解析】做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒，如匀速下降的降落伞机械能减少，机械能不守恒，A错误；做变速运动的物体机械能可能守恒，如自由落体运动，B正确；外力做功为零，机械能不一定守恒，如在空中匀速下落的物体，外力对物体做功为零，机械能不守恒，C错误；若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒，D正确．变式2

(2024年山东实验中学期中)如图所示，曲面体Р静止于光滑水平面上，物块Q自P的上端由静止释放．Q与P的接触面光滑，Q在P上运动的过程中，下列说法正确的是

(

)A．P对Q做功为零B．P对Q做负功C．物块Q的机械能守恒D．物块Q的机械能增加【答案】B【解析】Q在P上运动的过程中，曲面体P向左运动，P对Q的弹力与运动的位移的夹角大于90°，根据W＝FLcosθ，P对Q做负功，A错误，B正确；Q在P上运动的过程中，系统中P和Q之间的作用力做功之和为零，系统只有重力做功，系统机械能守恒，故斜面体增加的动能等于物块减少的机械能，物块Q的机械能减小，C、D错误．(1)系统机械能守恒，系统中单个物体机械能不一定守恒．(2)有摩擦力做功，但还有其他力做功来抵消摩擦力做的功，机械能仍然守恒．(3)系统中有内力做功，但内力做功的代数和为零，则机械能守恒．(4)物体除受重力外还受其他力，但其他力不做功，则机械能守恒．1．机械能守恒定律的不同表达式机械能守恒定律的应用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末初状态的机械能等于末状态的机械能必须先选参考平面从转化角度看Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp过程中动能的增加量等于势能的减少量不必选参考平面从转移角度看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2．应用机械能守恒定律解题的一般步骤(1)根据题意选取研究对象．(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在此过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒．(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在此过程中的初状态和末状态的机械能．(4)根据机械能守恒定律的不同表达式列方程并求解．例2

(多选)(2024年广州二中期中)如图竖直细管固定在薄板上，光滑钢球在右侧直管被磁铁吸住，移动磁铁可使钢球从不同高度释放．撤去磁铁，钢球静止下滑并进入管道做圆周运动．已知钢球质量为m，管道半径为R，左右两侧管口到薄板距离分别为R和4R，重力加速度为g，则 (

)【答案】AD变式3如图所示，水平轻弹簧一端与墙相连处于自由伸长状态，质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5m/s的速度开始运动并挤压弹簧，求：(1)弹簧的最大弹性势能；(2)木块被弹回速度增大到3m/s时弹簧的弹性势能．小练·随堂巩固1．下列物体的运动过程，满足机械能守恒的是 (

)A．火箭加速上升B．潜水运动员在水中匀速下落C．物体从空中自由下落(不计空气阻力)D．游客在摩天轮中随摩天轮在竖直面内匀速转动【答案】C【解析】火箭加速上升时，动能增大，重力势能增大，故机械能增大，A错误；潜水运动员在水中匀速下落，动能不变，重力势能减小，故总机械能减小，B错误；物体从空中自由下落(不计空气阻力)时只有重力做功，机械能守恒，C正确；游客在摩天轮中随摩天轮在竖直面内匀速转动时，动能不变，重力势能改变，则机械能不守恒，D错误．2．如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述正确的是 (

)A．重力势能和动能之和总保持不变B．重力势能和弹性势能之和总保持不变C．动能和弹性势能之和总保持不变D．重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变【答案】D【解析】小球下落过程中受到的重力做正功，弹力做负功，重力势能、弹性势能及动能都要发生变化，任意两种能量之和都不会保持不变，但三种能量有相互转化，总和不变，D正确．3．如图所示，在离地面高h处以初速度v0抛出一个质量为m的物体，不计空气阻力，取地面为参考平面，则物体着地时的机械能为 (

)【答案】C4．(2024年佛山七校联考)如图所示，某企鹅以如图所示方向斜向上跳水，它距海面高为h，速度大小为v0，不计空气阻力，企鹅落水时的速度大小为v，已知重力加速度为g，下列说法正确的是 (

)A．企鹅经过最高点时动能为0B．若企鹅以同样大小的速度竖直向上起跳，则落水时速度大小不同