1、18 机械能守恒定律2过山车在机械装置的作用下达到最高处，之后它是在完全过山车在机械装置的作用下达到最高处，之后它是在完全没有动力的情况下完成运转。这其中的物理原理是什么？没有动力的情况下完成运转。这其中的物理原理是什么？3在物理变在物理变化过程中，化过程中，是否可能是否可能存在某一存在某一不变的物不变的物理量呢？理量呢？41.1.理解物体的动能和势能可以相互转化，知道什么是理解物体的动能和势能可以相互转化，知道什么是机械能。机械能。2.2.理解机械能守恒定律及其条件。理解机械能守恒定律及其条件。（重点）（重点）3.3.会判定具体问题中机械能是否守恒，并能会判定具体问题中机械能是否守恒，并能运
2、用机械运用机械能守恒定律解决问题能守恒定律解决问题。（难点）（难点）51.1.机械能的概念：我们把重力势能、弹性势能和动机械能的概念：我们把重力势能、弹性势能和动能统称为机械能。能统称为机械能。注：机械能具有相对性，其大小与参考平面和参考注：机械能具有相对性，其大小与参考平面和参考系的选取有关，机械能是标量。系的选取有关，机械能是标量。【探究一【探究一:动能与势能怎样相互转化？】动能与势能怎样相互转化？】6上坡：上坡：重力做负功，重力势能重力做负功，重力势能增加动能减小，动能转增加动能减小，动能转化为重力势能化为重力势能下坡：下坡：重力做正功，重力势能重力做正功，重力势能减少动能增加，重力势减
3、少动能增加，重力势能转化为动能能转化为动能2.2.动能与重力势能是怎样转化的？动能与重力势能是怎样转化的？7试用能量的试用能量的观点描述运观点描述运动员的运动动员的运动过程。过程。8从能量的从能量的角度分析角度分析两物体的两物体的运动有哪运动有哪些共同点些共同点?9试用能量试用能量的观点描的观点描述小车的述小车的运动过程。运动过程。3.3.动能和弹性势能是怎样互相转化的？动能和弹性势能是怎样互相转化的？10蹦床蹦床小车小车和人和人的运的运动有动有什么什么共同共同点？点？11你能举出生活中动能和势能你能举出生活中动能和势能之间相互转化的例子吗？之间相互转化的例子吗？探究结论：通过重力或弹力做功，
4、机械能可以从一探究结论：通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。种形式转化成另一种形式。【探究一：动能与势能怎样相互转化？】【探究一：动能与势能怎样相互转化？】12mgmgF F小球摆到另一侧相同高度说明了什么？小球的能量转小球摆到另一侧相同高度说明了什么？小球的能量转化有定量的关系吗？化有定量的关系吗？【探究二：机械能守恒定律及其条件】【探究二：机械能守恒定律及其条件】13单摆摆动中各能量的变化单摆摆动中各能量的变化141.1.理论推导理论推导一个物体沿着光滑的曲面滑下，在一个物体沿着光滑的曲面滑下，在A A点时动能为点时动能为E Ek1k1，重力势能为重力势能为E Ep1
5、p1 ；在；在B B点时动能为点时动能为E Ek2k2，重力势能为，重力势能为E Ep2p2 。试判断物体在。试判断物体在A A点的机械能点的机械能E E1 1和在和在B B点的机械能点的机械能E E2 2的关系。的关系。15从重力做功与重力势能变化的关系知从重力做功与重力势能变化的关系知由以上两式可得：由以上两式可得：移项后有移项后有 即即111pkEEE222pkEEE由动能定理：由动能定理：21ppGEEWk2k1p1p2EEEE所以k2p2k1p1EEEE所以12EE 即：G GN NGk2k1WEE162.2.机械能守恒定律机械能守恒定律（1 1）内容：在只有重力做功或弹力做功的物体
6、系统内，）内容：在只有重力做功或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。（2 2）数学表达式：）数学表达式：即（任意状态下机械能都不变）即（任意状态下机械能都不变）12EE 2221212121mghmvmghmvk1p1k2p2EEEE 即（动能的增加量等于势能的减小量）即（动能的增加量等于势能的减小量）2122212121:mvmvmghmgh或p1p2k2k1EEEE【探究归纳】【探究归纳】17只有重力做功或弹簧弹力做功只有重力做功或弹簧弹力做功3.3.机械能守恒条件：机械能守恒条件：（1 1）物体只受重力或弹力，
7、不受其他力）物体只受重力或弹力，不受其他力 v vv v0 0G GG Gv v0 0G G18（2 2）物体除受重力和弹簧弹力外，还受其他力，）物体除受重力和弹簧弹力外，还受其他力，但其他力不做功（或做功的代数和为零）但其他力不做功（或做功的代数和为零）（3 3）从能量转化角度看，只有系统内动能和势能的）从能量转化角度看，只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化相互转化，无其他形式能量的转化乙甲ABCA光滑斜面上运动的物体光滑斜面上运动的物体V019学以致用学以致用下列实例中哪下列实例中哪些情况机械能些情况机械能是守恒的是守恒的?跳伞员利用降落跳伞员利用降落伞在空中匀速下伞在空中
8、匀速下落落抛出的篮球在空抛出的篮球在空中运动（不计阻中运动（不计阻力）力）光滑水平面上光滑水平面上运动的小球，运动的小球，把弹簧压缩后把弹簧压缩后又被弹回来。又被弹回来。v v20例题：把一个小球用细绳悬挂起来，就构成一个摆。例题：把一个小球用细绳悬挂起来，就构成一个摆。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。小球运动到最低位置时的速度是多大？度是多大？解：解：拉力拉力F F不做功，只有重力不做功，只有重力G G做功，小球机械能守恒。做功，小球机械能守恒。以最低点为参考平面。以最低点为参考平面。OBAlGFTv2g(1cos)l1Emg(1 cos)l2221mvE
9、最低点最低点O O的机械能为的机械能为 由由 解得解得最高点最高点A A的机械能为的机械能为12EE21（1 1）确定研究对象和研究过程）确定研究对象和研究过程;【解题总结】【解题总结】应用机械能守恒定律解题的一般步骤：应用机械能守恒定律解题的一般步骤：（2 2）分析物体的受力，明确各力做功的情况，判断是）分析物体的受力，明确各力做功的情况，判断是否符合机械能守恒的条件；否符合机械能守恒的条件；（3 3）分析物体的运动，恰当地选取参考平面，确定物）分析物体的运动，恰当地选取参考平面，确定物体初、末状态的机械能（势能和动能）；体初、末状态的机械能（势能和动能）；（4 4）根据机械能守恒定律列方程
10、求解。）根据机械能守恒定律列方程求解。高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT22一、动能与势能的相互转化一、动能与势能的相互转化 重力做功：动能重力做功：动能 重力势能重力势能 弹力做功：动能弹力做功：动能 弹性势能弹性势能二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律在只有重力和弹力做功的物体系统内，物体的动能和势在只有重力和弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。三、应用机械能守恒定律的条件三、应用机械能守恒定律的条件 1.1.只受重力（弹力），不受其他力。只受重力（
11、弹力），不受其他力。2.2.除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不除重力（弹力）以外还有其他力，但其他力都不做功做功(做功的代数和为做功的代数和为0)0)。高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT231.1.下列关于机械能是否守恒的叙述中，正确的是下列关于机械能是否守恒的叙述中，正确的是()()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恒B.B.做变速运动的物体机械能可能守恒做变速运动的物体机械能可能守恒C.C.外力对物体做功为零时，机械能一定守恒外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D.D.若只有弹力做
12、功，则物体的机械能不一定守恒若只有弹力做功，则物体的机械能不一定守恒B B高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT242.(20122.(2012海南高考）下列关于功和机械能的说法，正确的是（）A A在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功B B合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C C物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关D D运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT25【解析解
13、析】选选B B、C.C.物体重力势能的减少量一定等于重物体重力势能的减少量一定等于重力做的功，与有无其它力、其它力是否做功都无关；力做的功，与有无其它力、其它力是否做功都无关；根据动能定理，合力对物体所做的功一定等于物体根据动能定理，合力对物体所做的功一定等于物体动能的改变量；物体的重力势能是系统共同具有的，动能的改变量；物体的重力势能是系统共同具有的，也是相对的；在只有重力做功的情况下，物体动能也是相对的；在只有重力做功的情况下，物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量，即机械能守的减少量才等于其重力势能的增加量，即机械能守恒。恒。高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修
14、人教版 机械能守恒定律教用课件PPT263.3.两质量相同的小球两质量相同的小球A A、B B，分别用线悬在等高的，分别用线悬在等高的O O1 1、O O2 2点，点，A A球的悬线比球的悬线比B B球的长，把两球的悬线均拉到水球的长，把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，则经过最低点时（以悬点为平后将小球无初速释放，则经过最低点时（以悬点为零势能点，如图所示）（零势能点，如图所示）（）A.AA.A球的速度大于球的速度大于B B球的速度球的速度B.AB.A球的动能大于球的动能大于B B球的动能球的动能C.AC.A球的机械能大于球的机械能大于B B球的机械能球的机械能D.AD.A球的机械能等
15、于球的机械能等于B B球的机械能球的机械能ABDABD 高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT274.4.如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径道，半径OAOA在水平方向，一个小球从顶端在水平方向，一个小球从顶端A A点由静点由静止开始下滑，已知轨道半径止开始下滑，已知轨道半径R R10cm10cm，不计摩擦，不计摩擦，求小球刚离开轨道底端求小球刚离开轨道底端B B点时的速度大小？点时的速度大小？高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课
16、件PPT28解：解：以小球（含地球）为研究对象，小球在轨道上作变以小球（含地球）为研究对象，小球在轨道上作变速圆周运动，受到重力和支持力作用，支持力是一个大速圆周运动，受到重力和支持力作用，支持力是一个大小、方向均改变的力，但因其方向始终垂直于小球的运小、方向均改变的力，但因其方向始终垂直于小球的运动方向，所以对小球不做功（这是难点），全程只有重动方向，所以对小球不做功（这是难点），全程只有重力作功，所以该题可用机械能守恒定律求解。力作功，所以该题可用机械能守恒定律求解。选取选取B B点所在水平面为零势能面，以小球在点所在水平面为零势能面，以小球在A A点时为初态，点时为初态，经过经过B B点
17、时为末态，则依据机械能守恒定律可知：点时为末态，则依据机械能守恒定律可知：221mvmgR所以小球刚离开轨道底端所以小球刚离开轨道底端B B点时的速度大小为：点时的速度大小为：smgRv/41.11.01022高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT295.5.如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为10m10m，为了，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地至少多高？安全，则过山车由静止开始向下运动时离地至少多高？（不考虑空气阻力和摩擦阻力）（不考虑空气阻力和摩擦阻力）h hB BA A解：解：以地面为参考平面。以地面为参考平面。2Bmvmg,R因为2B11mvmgR,22所以1h2RR25m 2所以。在最高点在最高点B B时，只有重力提供向心力，时，只有重力提供向心力，2,122BmghmgRmv高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT30不是每一粒种子都能发芽，不是每一段路程都铺满鲜花，不过不要忘记，乌云遮不住太阳的光华。高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT高中物理必修人教版 机械能守恒定律教用课件PPT
