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1、6 6、机械能守恒定律、机械能守恒定律第三章第三章 势能势能 机械能守恒定律机械能守恒定律2021/9/231一、势能物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。2021/9/232它们的重力势能一样吗？如果不同，你认为重力势能和什么因素有关？2021/9/233重力势能大小跟重力势能大小跟质量质量和和高度高度有关有关1.1.质量相同时质量相同时,物体被举得越物体被举得越_重力势能越大重力势能越大2.2.被举高度相同时被举高度相同时,物体的质量越物体的质量越_重力势能重力势能越大越大高高大大影响重力势能的因素Ep=mgh2021/9/2342007年年9月月10日深圳晚报报道：日深圳晚报报道：高空
2、坠物高空坠物再次敲响警钟！再次敲响警钟！昨天下午昨天下午4时许，深圳市南山时许，深圳市南山区学府西路荔园小区综合楼三楼突区学府西路荔园小区综合楼三楼突降两块玻璃，砸向一过路女子的脖降两块玻璃，砸向一过路女子的脖子，女子当时血流如注，后被急送子，女子当时血流如注，后被急送到南山人民医院抢救，目前已脱离到南山人民医院抢救，目前已脱离生命危险。生命危险。2021/9/235弓被运动员拉弯弓被运动员拉弯竹竿被运动员压弯，发竹竿被运动员压弯，发生弹性形变生弹性形变2021/9/236弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。弹性形变越大，弹性势能就越大。2021/9/237 重力势能和弹性势能
3、都是势能。一般地说，当物体间存在引力、斥力或弹力等相互作用时，由物体间相对位置决定的能量，都叫做势能。机械能 动能和势能的总和叫做势能。2021/9/2381.下列物体具有何种形式的能下列物体具有何种形式的能:升空的火箭升空的火箭:;正在下落的雨滴正在下落的雨滴:;被拉长的橡皮筋被拉长的橡皮筋:.2.一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，并不断向灾区空投救灾物资，则飞机并不断向灾区空投救灾物资，则飞机在这个过程中，动能在这个过程中，动能_，势能，势能_。(填填“变大变大”或或“变小变小”)动能、重力势能动能、重力势能动能、重力势能动能、重力势能弹性势能弹性势能变小变小
4、变小变小2021/9/2394.物体沿斜面匀速下滑，物体的物体沿斜面匀速下滑，物体的()A动能增加，势能减小动能增加，势能减小 B动能、势能都减小动能、势能都减小 C动能不变，势能减小动能不变，势能减小 D动能、势能都增加动能、势能都增加 3.唐诗中有唐诗中有“不尽长江滚滚来不尽长江滚滚来”的诗句，的诗句，这动人的诗句生动、形象地反映了这条大这动人的诗句生动、形象地反映了这条大河蕴藏了大量的河蕴藏了大量的 能能.动动C2021/9/23105、在研究物体的重力、在研究物体的重力势势能与哪能与哪些因素有关的些因素有关的实验实验中中,让让三个相三个相同的木同的木桩桩被从空中静止被从空中静止释释放的
5、放的铁块铁块撞撞击击,陷入沙坑中陷入沙坑中,如如图图所示所示,在此在此实验实验中中,我我们们是通是通过观过观察察 来比来比较较各各铁块铁块重力重力势势能的大小能的大小?若若A、B两两铁块质铁块质量相等，量相等，则则两两铁块铁块下落下落高度的关系是高度的关系是hA hB,若若A、C两两铁块铁块下落的高度相等，下落的高度相等，则则两两铁铁块质块质量的关系是量的关系是mA mc.实验实验得出的得出的结论结论是：物体重力是：物体重力势势能的大小能的大小与与 有关。有关。木桩陷入沙坑的深度木桩陷入沙坑的深度物体的质量和被举的高度物体的质量和被举的高度2021/9/23116.6.下表中下表中给给出了一出
6、了一头头牛慢步行走和一牛慢步行走和一颗飞颗飞行行的子的子弹弹的一些数据：的一些数据：物体物体质质量量m(Kg)速度速度v(m/s)动动能能Ek(J)牛牛约约600约约0.5约约75子子弹弹约约0.02约约700约约5103 分析数据分析数据,可以看出可以看出,对对物体物体动动能大小影响能大小影响较较大的因素是大的因素是 。你你这样这样判断的依据是判断的依据是。物体的速度物体的速度牛的质量较大，但速度较慢，动能并不大；子牛的质量较大，但速度较慢，动能并不大；子弹尽管质量不大，但速度大，动能大。弹尽管质量不大，但速度大，动能大。2021/9/2312引入新课引入新课演示实验：演示实验：一个用细线悬
7、挂的小一个用细线悬挂的小球从左边开始摆动，记住球从左边开始摆动，记住它向右能够达到的最大高它向右能够达到的最大高度。然后用一把直尺在一度。然后用一把直尺在一点挡住摆线，看看这种情点挡住摆线，看看这种情况下所能达到的最大高度。况下所能达到的最大高度。你认为这个实验说明了你认为这个实验说明了什么？什么？动能、重力势能、弹性势能属于力学范动能、重力势能、弹性势能属于力学范畴，统称为机械能，本节课我们就来研究有畴，统称为机械能，本节课我们就来研究有关机械能的问题。关机械能的问题。2021/9/2313小钢球小钢球小钢球小钢球实验分析实验分析Fv实验中，小球的受力情况如何实验中，小球的受力情况如何？受重
8、力受重力G和绳的拉力和绳的拉力F作用作用各个力的做功情况如何？各个力的做功情况如何？拉力和速度方向总垂直，对小球不拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球能做功。做功；只有重力对小球能做功。这个小实验说明了什么？这个小实验说明了什么？小球在摆动过程中重力势能和动能小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中，小球总在不断转化。在摆动过程中，小球总能回到原来的高度。可见，重力势能能回到原来的高度。可见，重力势能和动能的总和保持不变。即机械能保和动能的总和保持不变。即机械能保持不变。持不变。G2021/9/2314弹性势能弹性势能动能动能演示实验演示实验观察：动能与势能的相互转
9、观察：动能与势能的相互转化，思考：化，思考：动能与势能的相动能与势能的相互转化是否存在某种定量的互转化是否存在某种定量的关系？关系？2021/9/2315重力势能重力势能动能动能光滑的过山车轨道光滑的过山车轨道翻滚过翻滚过翻滚过翻滚过山车山车山车山车2021/9/2316探探寻寻动动能能与与势势能能转转化化规规律律 如图，一个质量为如图，一个质量为m的小球自由下落或的小球自由下落或做斜抛运动或竖直上抛，经过某高度为做斜抛运动或竖直上抛，经过某高度为h的的A点时速度为点时速度为v，经过某高度为，经过某高度为h2 2的的B点时速点时速度为度为v2 2，试写出小球在，试写出小球在A点时的机械能点时的
10、机械能EA和和在在B点时的机械能点时的机械能EB，并找出小球在，并找出小球在A、B时时所具有的机械能所具有的机械能EA、EB之间的数量关系。之间的数量关系。h h2 2h h1 12021/9/2317v2h1h2hv1只有重力作用的情况下，物体的机械能守恒。只有重力作用的情况下，物体的机械能守恒。1、推导推导一、机械能守恒定律：一、机械能守恒定律：（1）自由落体自由落体2021/9/2318（2）曲线运动：曲线运动：一个物体沿着光滑的一个物体沿着光滑的曲面滑下，在曲面滑下，在A点时动能为点时动能为Ek1，重力势，重力势能为能为Ep1；在；在B点时动能为点时动能为Ek2，重力势，重力势能为能为
11、Ep2。试判断物体在。试判断物体在A点的机械能点的机械能E1和在和在B点的机械能点的机械能E2的关系。的关系。由动能定理由动能定理：GFN2021/9/2319 在在只有弹力做功只有弹力做功的的物体系统内物体系统内，动能和弹力势动能和弹力势能可以相互转化，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。v光滑水平面，设弹簧被压缩光滑水平面，设弹簧被压缩x x1 1时弹性时弹性势能为势能为E EP1P1，动能为，动能为E EK1K1,设弹簧被压缩设弹簧被压缩x2时弹性势能为时弹性势能为EP2，动能为，动能为EK2（3）动能和弹性势能间的转化动能和弹性势能间的转化由动能定理由动能定
12、理：2021/9/2320 在在只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功的物的物体系统内，物体的动能和势能可体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持以相互转化，而总的机械能保持不变。不变。EK2+EP2=EK1+EP1 即即E2=E1Ek减减=Ep增增mgh2+mv22/2=mgh1+mv12/2（要选择零势面）（要选择零势面）二、机械能守恒定律：二、机械能守恒定律：2、内容：内容：3、表达式：表达式：守恒观点守恒观点转化观点转化观点EA=-EB转移观点转移观点2021/9/2321假如物体还假如物体还受其它力做受其它力做功机械能是功机械能是否还守恒否还守恒?在在只有重力或弹只有重
13、力或弹力做功力做功的的物体系物体系统内统内，物体的动物体的动能和重力势能可能和重力势能可以相互转化时，以相互转化时，机械能守恒机械能守恒三、机械能守恒的条件：三、机械能守恒的条件：2021/9/2322在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下几方在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下几方在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下几方在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下几方面考虑：面考虑：面考虑：面考虑：对于对于对于对于某个某个某个某个物体，只受重力（弹力）。物体，只受重力（弹力）。物体，只受重力（弹力）。物体，只受重力（弹力）。对于对于对于对于某个某个某个某个物体，物体，物体，物体，受其它力，而其
14、他力不做功受其它力，而其他力不做功受其它力，而其他力不做功受其它力，而其他力不做功，只有只有只有只有重力（弹力）做功；则该物体的机械能守恒。重力（弹力）做功；则该物体的机械能守恒。重力（弹力）做功；则该物体的机械能守恒。重力（弹力）做功；则该物体的机械能守恒。对于某个物体，除重力（弹力）以外的力也做功，对于某个物体，除重力（弹力）以外的力也做功，对于某个物体，除重力（弹力）以外的力也做功，对于某个物体，除重力（弹力）以外的力也做功，但但但但它们做功的代数和为它们做功的代数和为它们做功的代数和为它们做功的代数和为O O O O，则机械能守恒。则机械能守恒。则机械能守恒。则机械能守恒。对于由两个或
15、两个以上物体对于由两个或两个以上物体对于由两个或两个以上物体对于由两个或两个以上物体(包括弹簧在内组成的包括弹簧在内组成的包括弹簧在内组成的包括弹簧在内组成的系统系统系统系统，如果系统只有重力做功或弹力做功，如果系统只有重力做功或弹力做功，如果系统只有重力做功或弹力做功，如果系统只有重力做功或弹力做功，物体间只物体间只物体间只物体间只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统与外界没有机械能的转移，与外界没有机械能的转移，与外界没有机械能的转移，与外界没
16、有机械能的转移，系统内部没有机械能与其系统内部没有机械能与其系统内部没有机械能与其系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能就守恒。他形式能的转化系统的机械能就守恒。他形式能的转化系统的机械能就守恒。他形式能的转化系统的机械能就守恒。三、机械能守恒的条件：三、机械能守恒的条件：2021/9/2323无摩擦情况无摩擦情况有摩擦情况有摩擦情况2021/9/2324思考：小球和弹簧构成的系统，机械能守恒吗？为什么？思考：小球和弹簧构成的系统，机械能守恒吗？为什么？系统机械能系统机械能守恒守恒本质：本质：弹性势能弹性势能动能动能系统内弹簧弹力做功系统内弹簧弹力做功不会造成其他形式能量参与转化不会
17、造成其他形式能量参与转化2021/9/2325结论：系统内只有重力结论：系统内只有重力和弹簧弹力做功，系统和弹簧弹力做功，系统机械能守恒机械能守恒本质：本质：动能动能重力势能重力势能弹性势能弹性势能只有重力与系统内弹簧弹力做只有重力与系统内弹簧弹力做功，不会造成其他形式能和外功，不会造成其他形式能和外界能量参与转化界能量参与转化2021/9/2326例：例：下列下列实例实例中哪中哪些情些情况机况机械能械能是守是守恒的恒的用绳拉着一个物用绳拉着一个物用绳拉着一个物用绳拉着一个物体沿着光滑的斜体沿着光滑的斜体沿着光滑的斜体沿着光滑的斜面匀速上升。面匀速上升。面匀速上升。面匀速上升。跳伞员利用降落跳
18、伞员利用降落伞在空中匀速下伞在空中匀速下落落抛出的篮球在空中抛出的篮球在空中抛出的篮球在空中抛出的篮球在空中运动（不计阻力）运动（不计阻力）运动（不计阻力）运动（不计阻力）光滑水平面上光滑水平面上光滑水平面上光滑水平面上运动的小球，运动的小球，运动的小球，运动的小球，把弹簧压缩后把弹簧压缩后把弹簧压缩后把弹簧压缩后又被弹回来。又被弹回来。又被弹回来。又被弹回来。v2021/9/2327 1.1.下列几种情况中，机械能一下列几种情况中，机械能一定守恒的是：定守恒的是：A.A.做匀速直线（做匀速直线（F合合=0=0）运动的物）运动的物体体 B.B.水平抛出的物体水平抛出的物体（不计空气阻力）（不计
19、空气阻力）C.C.固定光滑曲面上运动的物体，固定光滑曲面上运动的物体，如图所示如图所示D.D.物体以物体以0.8g0.8g的加速度竖直向上的加速度竖直向上做匀减速运动做匀减速运动随堂练习点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关2021/9/2328 2.2.如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体，以速度的物体，以速度v离离开高为开高为H的桌子，当它落到距地面高为的桌子，当它落到距地面高为h的的A点时，在不计空气阻力的情况下，下列哪些点时，在不计空气阻力的情况下，下列哪些说法
20、是正确的（以地面为零势能面）：说法是正确的（以地面为零势能面）：A.A.物体在物体在A点具有的机械是点具有的机械是mv2 2/2+/2+mgHB.B.物体在物体在A点具有的机械能是点具有的机械能是mvA A2 2/2+/2+mghC.C.物体在物体在A具有的动能是具有的动能是mv2 2/2+/2+mg(H-h)D.D.物体在物体在A点具有的动能是点具有的动能是mg(H-h)随堂练习2021/9/2329应应用用：课课本本例例题题小结小结小结小结 应用机械能守恒定律解题，应用机械能守恒定律解题，应用机械能守恒定律解题，应用机械能守恒定律解题，只需只需只需只需考虑考虑考虑考虑过程的过程的过程的过程
21、的初、末状态初、末状态初、末状态初、末状态，不必不必不必不必考虑两个状态间考虑两个状态间考虑两个状态间考虑两个状态间过程的细节，这是它的优点。过程的细节，这是它的优点。过程的细节，这是它的优点。过程的细节，这是它的优点。2021/9/2330小小结结：应应用用机机械械能能守守恒恒定定律律的的解解题题步步骤骤(1)(1)确定确定研究对象研究对象(2)(2)对研究对象进行正确的对研究对象进行正确的受力析受力析(3)(3)判定各个力是否做功，并判定各个力是否做功，并分分析是否符合机械能守恒的条件析是否符合机械能守恒的条件(4)(4)视解题方便选取零势能参考视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象
22、在平面，并确定研究对象在始、末始、末状态时的机械能状态时的机械能。(5)(5)根据机械能守恒定律根据机械能守恒定律列出方程，列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。或再辅之以其他方程，进行求解。2021/9/2331 二、物体的动能和势能可以相互转化。二、物体的动能和势能可以相互转化。a a只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它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）力不做功（或其它力合力所做功为零）b b只发生动能和势能间的相互转化。只发生动能和势能间的相互转化。4 4机械能守恒定律解题步骤机械能守恒定律解题步骤 课堂小结：课堂小结：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和 弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律 E=E2 或或 E1+Ep1=EK2+EP2 或或 Ek=Ep（动能的增加等于势能的减少）（动能的增加等于势能的减少）一、机械能：一、机械能：1.1.内容：内容：2 2表达式：表达式：3 3守恒条件：守恒条件：2021/9/2332感谢专家的指导感谢专家的指导!谢谢！谢谢！2021/9/2333