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1、人教版高一物理必修二第人教版高一物理必修二第七章：七章：7.8-7.8-机械能守恒定机械能守恒定律律(共共2222张张PPT)PPT)知识回顾知识回顾知识回顾知识回顾 1、动能动能：物体由于运动而具有的能。：物体由于运动而具有的能。2、重力势能重力势能：地球上的物体具有的跟它的高度有关的能。：地球上的物体具有的跟它的高度有关的能。3、弹性势能弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间，：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。由于有弹力的相互作用而具有的势能。4、动能定理动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。：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
2、能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于物体：重力做的功等于物体重力势能的减少量。重力势能的减少量。机机 械械 能能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。机械能包括机械能包括动能、重力势能、弹性势能动能、重力势能、弹性势能。2、表达式：、表达式：h=10mv=10m/smA 质量为质量为2Kg2Kg的小球在距离地面的小球在距离地面10m10m高高处瞬时速度是处瞬时速度是10m/s10m/s，求出此刻小球的机械，求出此刻小球的机械能能?(g=10m/s?(g=10m/s2 2)（以地面为参考面或者以抛出点为参考面）（以地面
3、为参考面或者以抛出点为参考面）练一练练一练小球摆动实验小球摆动实验试分析：试分析：1 1、小球受哪些力的作用？、小球受哪些力的作用？2 2、哪些力对小球做功？、哪些力对小球做功？3 3、能量如何转化？、能量如何转化？F FmgmgmgmgF F小球的受力情况如何？小球的受力情况如何？小球的受力情况如何？小球的受力情况如何？重力重力重力重力GG、支持力、支持力、支持力、支持力F F1 1、弹力、弹力、弹力、弹力F F各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？GG和和和和F F1 1不做功，不做功，不做功，不做功，F F做功做功做功做功这个小实验说明了
4、什么？这个小实验说明了什么？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性势小球在往复运动过程中弹性势小球在往复运动过程中弹性势小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化。小球在往能和动能在不断转化。小球在往能和动能在不断转化。小球在往能和动能在不断转化。小球在往复运动过程中总能回到原来的位复运动过程中总能回到原来的位复运动过程中总能回到原来的位复运动过程中总能回到原来的位置，可见，弹性势能和动能的总置，可见，弹性势能和动能的总置，可见，弹性势能和动能的总置，可见，弹性势能和动能的总和应该保持不变。即机械能保持和应该保持不变。即机械能保持和应该保持不变。即机械能保持和应
5、该保持不变。即机械能保持不变。不变。不变。不变。演示实验演示实验演示实验演示实验A O BGF1F一一、动动能能与与势势能能的的相相互互转转化化1、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，机械能可以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。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，取地，不计空气阻力，取地面为参考
6、平面，试写出物体在面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和点时的机械能和B点时的机械能，点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。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：由以上两式可以得到：由以上两式可以得到：h h11v v11v v22mmh h22AABBA点点B点点即即 在在只有重力做功只有重力做功的物体系内，动能和的物体系内，动能和重力势能可以相互转化，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：在在只有弹簧弹力做功只有弹簧弹力做功的物体
7、系内，动的物体系内，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：1 1、机械能守恒定律：、机械能守恒定律：表达式表达式表达式表达式:在只有重力或弹力做功在只有重力或弹力做功的物体系统内，的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。持不变。内容内容内容内容:或或或或（动能的增加等于势能的减少）（动能的增加等于势能的减少）（动能的增加等于势能的减少）（动能的增加等于势能的减少）或或或或（需要确定参考平面）（需要确定参考平面）（对系统而言）（对系统而言）不不需要需要
8、确确定参考平面）定参考平面）2 2 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：机械能守恒定律成立的条件：机械能守恒定律成立的条件：只只有有重重力力或或系系统统内内弹弹簧簧弹弹力力做做功功，其其它它力不做功（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重力或弹力做功.课课 堂堂 训训 练练 1 1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列
9、说法中关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中 正确的是正确的是 （）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、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 C、外力对物体所做的功等于、外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒时，机械能一定守恒 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 D2 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、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
10、块均在固定的斜面上运动，其中图运动，其中图运动，其中图运动，其中图A A、B B、C C中的斜面是光滑的，图中的斜面是光滑的，图中的斜面是光滑的，图中的斜面是光滑的，图D D中的斜面是粗中的斜面是粗中的斜面是粗中的斜面是粗糙的，图糙的，图糙的，图糙的，图A A、B B中的中的中的中的F F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图图图图A A、B B、D D中的木块向下运动，图中的木块向下运动，图中的木块向下运动，图中的木块向下运动，图C C中的木块向上运动。在这中的木块向上运动。在
11、这中的木块向上运动。在这中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（）C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，那么在动能和势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。依照此条件分能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，析，ABD三项均错。三项均错。1.除除1外都不计空气阻力，哪些情况机械能是守恒的？外都不计
12、空气阻力，哪些情况机械能是守恒的？1.1.跳伞员利用降落伞在空跳伞员利用降落伞在空气中匀速下落气中匀速下落2.2.用力用力F F拉着一个物体沿着拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升光滑的斜面匀速上升3.3.用用细绳细绳系一小球，使小球系一小球，使小球在在竖竖直平面内做直平面内做圆圆周运周运动动 4 4轻弹轻弹簧拴一小球在簧拴一小球在竖竖直直方向做往复运方向做往复运动动mgmgmgmgFfFF弹守恒守恒守恒守恒判断机械能是否守恒判断机械能是否守恒（1）Tm(2)T一切抛体机械能守恒一切抛体机械能守恒(3)平抛平抛v0（不计阻力）（不计阻力）(4)匀速直线匀速直线vv（5）光光(6)a.加速下降加速
13、下降b.以以a5m/s2下降下降以以a5m/s2减速上升减速上升不一定不一定E机机E机机c.合力为零，合力为零，E机机守恒否？守恒否？不一定不一定课堂练习课堂练习一个轻弹簧固定于一个轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重点，另一端系一重物，将重物从与悬点物从与悬点O在同一水平面肯弹簧保持原长的在同一水平面肯弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，点无初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，在重物由在重物由A摆到最低点的过程中，摆到最低点的过程中，A、重物的重力势能减少。、重物的重力势能减少。B、重物的重力势能增加。、重物的重力势能增加。C、重物的机械能不变。、重物的机械能不
14、变。D、重物的机械能减少。、重物的机械能减少。oAAD球和弹簧组成的系统机械能守恒球和弹簧组成的系统机械能守恒机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤机械能守恒定律解题的一般步骤(1)(1)(1)(1)根据题意，选取根据题意，选取根据题意，选取根据题意，选取研究对象研究对象研究对象研究对象(物体或系统物体或系统物体或系统物体或系统)及及及及研究的过程研究的过程研究的过程研究的过程。(2)2)2)2)对研究对象进行受力分析，弄清各力在对研究对象进行受力分析，弄清各力在对研究对象进行受力分析，弄清各力在对研究对象进行受力分析，弄清各力在 研究过程中的做功
15、情况，研究过程中的做功情况，研究过程中的做功情况，研究过程中的做功情况，判断是否符合判断是否符合判断是否符合判断是否符合 机械能守恒的条件。机械能守恒的条件。机械能守恒的条件。机械能守恒的条件。(3)(3)(3)(3)恰当地选取参考平面恰当地选取参考平面恰当地选取参考平面恰当地选取参考平面，确定研究对象在，确定研究对象在，确定研究对象在，确定研究对象在 过程中的初始状态和末状态的机械能过程中的初始状态和末状态的机械能过程中的初始状态和末状态的机械能过程中的初始状态和末状态的机械能(包包包包 括动能和势能括动能和势能括动能和势能括动能和势能)。(4)(4)(4)(4)根据机械能守恒定律列方程，进
16、行求解。根据机械能守恒定律列方程，进行求解。根据机械能守恒定律列方程，进行求解。根据机械能守恒定律列方程，进行求解。【例】【例】【例】【例】【例】【例】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），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），摆长为摆长为摆长为摆长为l ,l ,最大偏角为最大偏角为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？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
17、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。O OOl lAABBGFv【例】【例】【例】【例】【例】【例】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时为时为末状态末状态：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)所以
18、所以 v=O OOl lAABB小球在最高点小球在最高点A时为时为初状态初状态：初状态的动能：初状态的动能：Ek1=0 初状态的初状态的重力势能：重力势能：Ep1=mg(l-lcos）初状态的初状态的机械能：机械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcos)3 3 3 3、以、以、以、以10m/s10m/s10m/s10m/s的速度将质量为的速度将质量为的速度将质量为的速度将质量为m m m m的物体竖直上抛出，若的物体竖直上抛出，若的物体竖直上抛出，若的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，空气阻力忽略，空气阻力忽略，空气阻力忽略，g g g g10m/s10m/s10m/s10m/s2 2 2 2则：
19、则：则：则：物体上升的最大高物体上升的最大高物体上升的最大高物体上升的最大高度是多少？度是多少？度是多少？度是多少？上升过程在何处重力势能和运动相等？上升过程在何处重力势能和运动相等？上升过程在何处重力势能和运动相等？上升过程在何处重力势能和运动相等？【解析】【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒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，则：以地面为参考点，则：在最高点动能为零，故：在最高点动能为零，故：由由E1=E2得：得：v0h最高点3 3 3 3、以、以、以、以10101010m/sm/s的速度将质量为的速度将质量为的速度将质量为的速度将质量为m m m m的物体竖直
20、上抛出，若的物体竖直上抛出，若的物体竖直上抛出，若的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，空气阻力忽略，空气阻力忽略，空气阻力忽略，g g g g10101010m/sm/s2 2则：则：则：则：物体上升的最大高物体上升的最大高物体上升的最大高物体上升的最大高度是多少？度是多少？度是多少？度是多少？上升过程在何处重力势能和动能相等？上升过程在何处重力势能和动能相等？上升过程在何处重力势能和动能相等？上升过程在何处重力势能和动能相等？v0h【解析】【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒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，则：初状态设在地面，则：终态设在终态设在h1高处，故：高
21、处，故：因机械能守恒：因机械能守恒：E1=E2最高点h1v1Ep=Ek5.5.如图所示，如图所示，光滑光滑的水平轨道与的水平轨道与光滑光滑半圆弧半圆弧轨道相切。圆轨道半径轨道相切。圆轨道半径R R0.4m0.4m，一小球停放，一小球停放在光滑水平轨道上，现给小球一个在光滑水平轨道上，现给小球一个v v0 05m5ms s的初速度。的初速度。求（求（1 1）球从）球从C C点飞出时的速度；点飞出时的速度；(g=10m/s(g=10m/s2 2)（2 2）球对）球对C C点的压力是重力的多少倍点的压力是重力的多少倍 （3 3）球从）球从C C抛出后，落地点距抛出后，落地点距B B点多远点多远1.2m3m/s1.25倍倍结束结束