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1、机械能守恒及应用讲课稿第1页，本讲稿共20页第一部分第一部分 自主探究学习自主探究学习一重力势能一重力势能1、概念：物体由于、概念：物体由于 而具的能而具的能2、大小：、大小：Ep .3、相对性：重力势能的大小和正负与、相对性：重力势能的大小和正负与 的选取有关，在参考面之的选取有关，在参考面之上的为上的为 值，在参考面之下的为值，在参考面之下的为 值值4、系统性：重力势能是、系统性：重力势能是 与与 所组成的这个系统所共有的所组成的这个系统所共有的5、重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的、重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的 和和 的位置有关，而跟物体运动的的位置
2、有关，而跟物体运动的 无关无关6、重力做功与重力势能变化的关系、重力做功与重力势能变化的关系 重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即 WG .第2页，本讲稿共20页一重力势能一重力势能1、概念：物体由于、概念：物体由于被举高被举高而具的能而具的能2、大小：、大小：Epmgh.3、相对性：重力势能的大小和正负与、相对性：重力势能的大小和正负与参考平面参考平面的选取有关，在的选取有关，在参考面之上的为参考面之上的为正正值，在参考面之下的为值，在参考面之下的为负负值值4、系统性：重力势能是、系统性：重力势能是物体物体与与地球地球所组成的这个系统所共有
3、的所组成的这个系统所共有的5、重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的、重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点起点和和终点终点的位置有关，而跟物体运动的的位置有关，而跟物体运动的路径路径无关无关6、重力做功与重力势能变化的关系、重力做功与重力势能变化的关系 重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即 WGEp1Ep2.第3页，本讲稿共20页自测训练1沿高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一沿高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，在下列说法中正确的是物体到顶端，在下列说法中正确的是()A.
4、沿坡度小，长度大的斜面上升克服重力做的功多沿坡度小，长度大的斜面上升克服重力做的功多B.沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多沿坡度大，粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多C.沿坡度长，粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多沿坡度长，粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多D.以上几种情况下克服重力所做的功一样多以上几种情况下克服重力所做的功一样多第4页，本讲稿共20页二弹性势能二弹性势能1、概念：、概念：物体由于发生物体由于发生 而具有的能而具有的能2、大小：、大小：弹簧的弹性势能的大小与弹簧的弹簧的弹性势能的大小与弹簧的 及及 有关有关3、弹力做功与弹性势能变化的关系：、弹力做功与弹性势
5、能变化的关系：弹力做弹力做 ，弹性势能减小，弹力做负功，弹，弹性势能减小，弹力做负功，弹性势能性势能 .第5页，本讲稿共20页二弹性势能二弹性势能1、概念：、概念：物体由于发生物体由于发生弹性形变弹性形变而具有的能而具有的能2、大小：、大小：弹簧的弹性势能的大小与弹簧的弹簧的弹性势能的大小与弹簧的形变量形变量及及劲度系数劲度系数有关有关3、弹力做功与弹性势能变化的关系：、弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做弹力做正功正功，弹性势能减小，弹力做负功，弹，弹性势能减小，弹力做负功，弹性势能性势能增加增加.第6页，本讲稿共20页自测训练2关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是（关于弹簧的弹性势能，下
6、列说法中正确的是（）A.当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大B.当弹簧变短时，它的弹性势能一定减小当弹簧变短时，它的弹性势能一定减小C.在拉伸长度相同时，在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势越大的弹簧，它的弹性势能越大能越大D.弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能势能第7页，本讲稿共20页三、机械能及其守恒定律三、机械能及其守恒定律1机械能：机械能：动能和势能统称为机械能，即动能和势能统称为机械能，即E .2机械能守恒定律机械能守恒定律(1)内容：内容：在只有在只有 或或 做功的物体系统内，动能与势能发生
7、做功的物体系统内，动能与势能发生相互转化，而总的机械能相互转化，而总的机械能 (2)表达式：表达式：Ep1Ek1 .(3)机械能守恒的条件机械能守恒的条件：第8页，本讲稿共20页三、机械能及其守恒定律三、机械能及其守恒定律1机械能：机械能：动能和势能统称为机械能，即动能和势能统称为机械能，即E EpEk2机械能守恒定律机械能守恒定律(1)内容：内容：在只有在只有重力重力或或弹力弹力做功的物体系统内，动能与势能发生做功的物体系统内，动能与势能发生相互转化，而总的机械能相互转化，而总的机械能 不变不变(2)表达式：表达式：Ep1Ek1 Ep2Ek2(3)机械能守恒的条件机械能守恒的条件：只有重力或
8、弹力做功只有重力或弹力做功第9页，本讲稿共20页判断下列各运动机械能是否守恒判断下列各运动机械能是否守恒 VA A、B B、C C、D D图中不计空气阻力和摩擦阻力图中不计空气阻力和摩擦阻力V汽车在粗糙的水平汽车在粗糙的水平路面匀速行驶路面匀速行驶ACDB自测训练自测训练3第10页，本讲稿共20页第二部分 合作探究提高一、如何正确理解重力势能的相对性及其与重一、如何正确理解重力势能的相对性及其与重力做功的关系力做功的关系1、重力势能是与高度有关的物理量，而高度是相对的，、重力势能是与高度有关的物理量，而高度是相对的，故重力势能也是相对的，与零势能面（参考平面）的故重力势能也是相对的，与零势能面
9、（参考平面）的选择有关，要确定物体的重力势能要先选取参考平面。选择有关，要确定物体的重力势能要先选取参考平面。2、重力势能的改变是通过重力做功实现的，重力所做的功只、重力势能的改变是通过重力做功实现的，重力所做的功只与初末位置的高度差有关，与路径无关，因此重力势能的改与初末位置的高度差有关，与路径无关，因此重力势能的改变量也与初末位置的高度差有关，但与参考平面无关。变量也与初末位置的高度差有关，但与参考平面无关。第11页，本讲稿共20页典例典例1：如图所示，小球质量为如图所示，小球质量为m，大小不计，右边圆轨道半径为，大小不计，右边圆轨道半径为R，小球从小球从H=3R的的A点沿斜面滑下后又沿轨
10、道滑到最高点点沿斜面滑下后又沿轨道滑到最高点C点，则点，则以下说法正确的是（以下说法正确的是（）A.释放时小球的重力势能为释放时小球的重力势能为3mgRB.这一过程小球的重力势能减少了这一过程小球的重力势能减少了mgRC.这一过程小球重力做功为这一过程小球重力做功为mgRD.小球在小球在C点的重力势能不可能为负值点的重力势能不可能为负值变式训练变式训练1：当物体克服重力做功时，下列说法正确的是（当物体克服重力做功时，下列说法正确的是（）A、重力势能一定减少，机械能可能不变、重力势能一定减少，机械能可能不变 B、重力势能一定增加，机械能一定增加、重力势能一定增加，机械能一定增加C、重力势能一定增
11、加，动能可能不变、重力势能一定增加，动能可能不变 D、重力势能一定减少，动能可能减少、重力势能一定减少，动能可能减少ABCH第12页，本讲稿共20页二、对机械能守恒定律条件的理解二、对机械能守恒定律条件的理解1只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒体运动，物体的机械能守恒 2受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功例如物体沿光受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功例如物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功，滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功
12、，物体的机械能守恒物体的机械能守恒3机械能守恒的条件绝不是合力的功等于零，更不是合力等于机械能守恒的条件绝不是合力的功等于零，更不是合力等于零，而是看是否只有重力或弹簧弹力做功零，而是看是否只有重力或弹簧弹力做功第13页，本讲稿共20页典例典例2：如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图中的斜面是粗糙的，图A、B中的中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的中的木块向下运动，图木块向
13、下运动，图C中的木块向上运动。中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是()第14页，本讲稿共20页 变式训练变式训练2 如图所示，桌面高为如图所示，桌面高为h，质，质量为量为m的小球从离桌面高的小球从离桌面高H处自处自由落下，不计空气阻力，假设由落下，不计空气阻力，假设地面处的重力势能为零，则小球地面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为落到地面前瞬间的机械能为()AmghBmgHCmg(Hh)Dmg(Hh)第15页，本讲稿共20页第三部分第三部分 与高考面对面与高考面对面1、（、（09年广东理科基础，年广东理科基础，8，2分
14、）游乐场中的一种滑梯如图所示。小朋友从轨道顶端由分）游乐场中的一种滑梯如图所示。小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则 A下滑过程中支持力对小朋友做功下滑过程中支持力对小朋友做功 B下滑过程中小朋友的重力势能增加下滑过程中小朋友的重力势能增加 C整个运动过程中小朋友的机械能守恒整个运动过程中小朋友的机械能守恒 D在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功2、（、（2008上海单科，上海单科，8，4分）物体做自由落体运动，分）物体做自由落体运动，Ek代表动能，代表动能，Ep代表势能，
15、代表势能，h代表下代表下落的距离，以水平地面为零势能面。下列所示图像中，能正确反映各物理量之间落的距离，以水平地面为零势能面。下列所示图像中，能正确反映各物理量之间关系的是（关系的是（）第16页，本讲稿共20页第四部分第四部分 应试能力过关应试能力过关1.下列运动物体，机械能守恒的有下列运动物体，机械能守恒的有()A.物体沿斜面匀速下滑物体沿斜面匀速下滑B.物体沿竖直平面内的圆形轨道做匀速圆周运动物体沿竖直平面内的圆形轨道做匀速圆周运动C.跳伞运动员在空中匀速下落跳伞运动员在空中匀速下落D.沿光滑曲面自由下滑的木块沿光滑曲面自由下滑的木块2.一个物体在平衡力的作用下运动一个物体在平衡力的作用下
16、运动,则在该物体的运动过程中则在该物体的运动过程中,物物体的体的()A.机械能一定保持不变机械能一定保持不变 B.动能一定保持不变动能一定保持不变 C.动能保持不变动能保持不变,而重力势能可能变化而重力势能可能变化 D.若重力势能发生了变化若重力势能发生了变化,则机械能一定发生变化则机械能一定发生变化 第17页，本讲稿共20页5(2008海南高考海南高考)如图如图531所所 示，一轻绳的一端系在固定粗示，一轻绳的一端系在固定粗 糙斜面上的糙斜面上的O点，另一端系一点，另一端系一 小球给小球一足够大的初速小球给小球一足够大的初速 度，使小球在斜面上做圆周运动，在此过程中度，使小球在斜面上做圆周运
17、动，在此过程中()A小球的机械能守恒小球的机械能守恒B重力对小球不做功重力对小球不做功C绳的张力对小球不做功绳的张力对小球不做功D在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少小球动能的减少第18页，本讲稿共20页4.(09年广东文科基础年广东文科基础)如图所示，用一轻绳系一小球悬于如图所示，用一轻绳系一小球悬于O点。现将小球拉至水平点。现将小球拉至水平位置，然后释放，不计阻力。小球下落到最低点的过程中，下列表述正确的是位置，然后释放，不计阻力。小球下落到最低点的过程中，下列表述正确的是（）A小球的机械能守恒小球的机械能守恒B小球
18、所受的合力不变小球所受的合力不变C小球的动能不断减小小球的动能不断减小D小球的重力势能增加小球的重力势能增加3.如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止下滑，在物体下滑过程中，下列面上有一物体由静止下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是说法正确的是 ()A物体的重力势能减少，动能增加物体的重力势能减少，动能增加B斜面体的机械能不变斜面体的机械能不变C斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功做功D物体和斜面体组成的系统机械能守恒物体和斜面体组成的系统机械能守恒第19页，本讲稿共20页第20页，本讲稿共20页