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1、第三第三节节机械能守恒定律及其机械能守恒定律及其应应用用 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第三三节节机机械械能能守守恒恒定定律律及及其其应应用用基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理重力重力一、重力一、重力势势能能1定定义义：物物体体的的重重力力势势能能等等于于它它所所受受_与与_的乘的乘积积2公式：公式：Ep_.3矢矢标标性性：重重力力势势能能是是_，但但有有正正、负负，其其意意义义是是表表示示物物体体的的重重力力势势能能比比它它在在_上上大大还还是是小小，这这与与功功的的正正、负负的的物物理理意意义义不不同同4特点特点所所处处高度高度mg
2、h标标量量参考平面参考平面(1)系系统统性：重力性：重力势势能是能是_和和_共有的共有的(2)相相对对性性：重重力力势势能能的的大大小小与与_的的选选取取有有关关重重力力势势能能的的变变化化是是_的的，与与参参考考平平面的面的选选取取_5重力做功与重力重力做功与重力势势能能变变化的关系化的关系重重力力做做正正功功时时，重重力力势势能能_；重重力力做做负负功功时时，重重力力势势能能_；重重力力做做多多少少正正(负负)功功，重重力力势势能就能就_多少，即多少，即WG_.物体物体地球地球参考平面参考平面绝对绝对无关无关减小减小增加增加减小减小(增加增加)Ep二、二、弹弹性性势势能能1定定义义：物体由
3、于：物体由于发发生生_而具有的能而具有的能2大大小小：弹弹性性势势能能的的大大小小与与_及及_有有关关，弹弹簧簧的的形形变变量量越越大大，劲劲度度系系数数_，弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能_3弹弹力做功与力做功与弹弹性性势势能能变变化的关系化的关系弹弹力力做做正正功功，弹弹性性势势能能_；弹弹力力做做负负功功，弹弹性性势势能能_即即弹弹簧簧恢恢复复原原长长过过程程中中弹弹力力做做_，弹弹性性势势能能_，形形变变量量变变大大的的过过程程中中弹弹力力做做_，弹弹性性势势能能_弹弹性形性形变变形形变变量量劲劲度系数度系数越大越大越大越大减小减小增加增加正功正功减小减小负负功功增加增加1弹弹力力做做功功
4、与与弹弹性性势势能能变变化化的的关关系系跟跟重重力力做做功功与与重重力力势势能能变变化化的的关关系系，有有哪哪些些相相似似的的地地方方？提示：提示：1.(1)做正功做正功势势能减小，做能减小，做负负功功势势能增加；能增加；(2)与与实际过实际过程无关，只与初末状程无关，只与初末状态态有关有关思考感悟思考感悟三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律1内内容容：在在只只有有_或或_做做功功的的情情况况下下，物物体体系系统统内内的的_和和_相相互互转转化化，机机械能的械能的总总量量_2条件：条件：_重力重力弹弹力力动动能能势势能能保持不保持不变变只有重力或只有重力或弹弹力做功力做功3守恒表达式守恒表达式
5、观观点点表达式表达式守恒守恒观观点点E1E2，Ek1Ep1Ek2Ep2转转化化观观点点Ek_转转移移观观点点EA_EpEB2.重力重力势势能的正、能的正、负负与功的正、与功的正、负负意意义义有何不同？有何不同？提示：提示：2.正功表示正功表示动动力力对对物体做功，物体做功，负负功表示阻力功表示阻力对对物体做功，物体做功，势势能能为为正，正，说说明物体在零明物体在零势势能面的上能面的上方，重力方，重力势势能大于零；能大于零；势势能能为负为负，说说明物体在零明物体在零势势能面的下方，重力能面的下方，重力势势能小于零能小于零思考感悟思考感悟课堂互动讲练课堂互动讲练一、机械能守恒条件的理解及守恒判断方
6、法一、机械能守恒条件的理解及守恒判断方法1对对机械能守恒条件的理解机械能守恒条件的理解机机械械能能守守恒恒的的条条件件是是：只只有有重重力力或或弹弹力力做做功功可以从以下两个方面理解：可以从以下两个方面理解：(1)只只受受重重力力作作用用，例例如如在在不不考考虑虑空空气气阻阻力力的的情情况下的各种抛体运况下的各种抛体运动动，物体的机械能守恒，物体的机械能守恒(2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹弹簧簧弹弹力做功力做功例如物体沿光滑的曲面下滑，受例如物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不
7、做功，物体的机械能守恒不做功，物体的机械能守恒2判断机械能是否守恒的几种方法判断机械能是否守恒的几种方法(1)利利用用机机械械能能的的定定义义判判断断(直直接接判判断断)：若若物物体体在在水水平平面面上上匀匀速速运运动动，其其动动能能、势势能能均均不不变变，机机械械能能不不变变若若一一个个物物体体沿沿斜斜面面匀匀速速下下滑滑，其其动动能能不不变变，重力，重力势势能减少，其机械能减少能减少，其机械能减少(2)用用做做功功判判断断：若若物物体体或或系系统统只只有有重重力力(或或弹弹簧簧的的弹弹力力)做做功功，虽虽受受其其他他力力，但但其其他他力力不不做做功功，机械能守恒机械能守恒(3)用用能能量量
8、转转化化来来判判断断：若若物物体体系系统统中中只只有有动动能能和和势势能能的的相相互互转转化化而而无无机机械械能能与与其其他他形形式式的的能能的的转转化，化，则则物体系物体系统统机械能守恒机械能守恒(4)对对一一些些绳绳子子突突然然绷绷紧紧、物物体体间间非非弹弹性性碰碰撞撞等等，除非除非题题目特目特别说别说明，否明，否则则机械能必定不守恒机械能必定不守恒【名名师师点点睛睛】机机械械能能守守恒恒的的条条件件绝绝不不是是合合外外力力的的功功等等于于零零，更更不不是是合合外外力力为为零零；判判断断机机械械能能是是否否守守恒恒时时，要要根根据据不不同同情情景景恰恰当当地地选选取取判判断方法断方法即即时
9、应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是()A做匀速直做匀速直线线运运动动的物体的机械能一定守恒的物体的机械能一定守恒B做匀速直做匀速直线线运运动动的物体的机械能可能守恒的物体的机械能可能守恒C外外力力对对物物体体做做功功为为零零，物物体体的的机机械械能能一一定定守恒守恒D系系统统内内只只有有重重力力和和弹弹力力做做功功时时，系系统统的的机机械能一定守恒械能一定守恒解解析析：选选BD.做做匀匀速速直直线线运运动动的的物物体体，若若只只有有重重力力对对它它做做功功时时，机机械械能能守守恒恒，若若重重力力以以外外的的其其他他外外力力对对物物体体做做
10、功功的的代代数数和和不不为为零零，则则物物体体的的机机械械能能不不守守恒恒故故A错错误误B正正确确；外外力力对对物物体体做做功功为为零零时时，有有两两种种情情况况：若若重重力力不不做做功功，则则其其他他力力对对物物体体做做功功的的代代数数和和也也必必为为零零，此此时时物物体体的的机机械械能能守守恒恒；若若重重力力做做功功，其其他他外外力力做做功功的的代代数数和和不不为为零零，此此时时机机械械能能不不守守恒恒，故故C错错误误；由由机机械械能能守守恒条件知恒条件知D正确正确二、机械能守恒定律的二、机械能守恒定律的应应用用1应应用机械能守恒定律的一般步用机械能守恒定律的一般步骤骤(1)正正确确选选取
11、取研研究究对对象象，必必须须明明确确研研究究对对象象是是一一个系个系统统，而不能是一个，而不能是一个单单一的物体一的物体(2)分分析析研研究究对对象象在在运运动动过过程程中中的的受受力力情情况况，明明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒确各力的做功情况，判断机械能是否守恒(3)选选取取零零势势能能面面，确确定定研研究究对对象象在在初初、末末状状态态的机械能的机械能(4)根据机械能守恒定律列出方程根据机械能守恒定律列出方程(5)解解方方程程求求出出结结果果，并并对对结结果果进进行行必必要要的的讨讨论论和和说说明明【名名师师点点睛睛】(1)应应特特别别关关注注研研究究对对象象的的“一一个个过过程程
12、”和和“两个状两个状态态”(2)零零势势能能面面的的选选取取是是任任意意的的，在在通通常常情情况况下下，一一般般选选取取地地面面或或物物体体在在运运动动过过程程中中所所达达到到的的最低水平面最低水平面为为零零势势能面能面意意义义：系系统统(或或物物体体)的的机机械械能能守守恒恒时时，系系统统增增加加(或或减减少少)的的动动能能等等于于系系统统减减少少(或或增增加加)的的重重力力势势能能注注意意问问题题：要要明明确确重重力力势势能能的的增增加加或或减减少少量量，即即重重力力势势能能的的变变化化，可可以以不不选选取取零零势势能能参参考考平平面面(3)转转移移观观点点表达式：表达式：EA增增EB减减
13、意意义义：若若系系统统由由A、B两两部部分分组组成成，当当系系统统的的机机械械能能守守恒恒时时，则则A部部分分物物体体机机械械能能的的增增加加量量等等于于B部分物体机械能的减少量部分物体机械能的减少量注注意意问问题题：A部部分分机机械械能能的的增增加加量量等等于于A末末状状态态的的机机械械能能减减初初状状态态的的机机械械能能，而而B部部分分机机械械能能的的减减少少量量等等于于B初初状状态态的的机机械械能能减减末末状状态态的的机械能机械能【名名师师点点睛睛】如如果果系系统统(除除地地球球外外)只只有有一一个个物物体体，用用守守恒恒观观点点列列方方程程较较方方便便；对对于于由由两两个个或或两两个个
14、以以上上物物体体组组成成的的系系统统，用用转转化化或或转转移移的的观观点列方程点列方程较简较简便便即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.(2010年年高高考考安安徽徽卷卷)伽伽利利略略曾曾设设计计如如图图531所所示示的的一一个个实实验验，将将摆摆球球拉拉至至M点点放放开开，摆摆球球会会达达到到同同一一水水平平高高度度上上的的N点点如如果果在在E或或F处处钉钉上上钉钉子子，摆摆球球将将沿沿不不同同的的圆圆弧弧达达到到同同一一高高度度的的对对应应点点；反反过过来来，如如果果让让摆摆球球从从这这些些点点下下落落，它它同同样样会会达达到到原原水水平平高高度度上上的的M点点这这个
15、个实实验验可可以以说说明明，物物体体由由静静止止开开始始沿沿不不同同倾倾角角的的光光滑滑斜斜面面(或或弧弧线线)下滑下滑时时，其末速度的大小，其末速度的大小()图图531A只与斜面的只与斜面的倾倾角有关角有关B只与斜面的只与斜面的长长度有关度有关C只与下滑的高度有关只与下滑的高度有关 D只与物体的只与物体的质质量有关量有关解解析析：选选C.由由题题可可知知摆摆球球由由同同一一位位置置释释放放，虽虽然然经经过过的的轨轨迹迹不不同同，但但达达到到的的高高度度相相同同，说说明明到到达达圆圆弧弧最最低低端端的的速速度度大大小小相相同同，仅仅与与高高度度有有关关，故故选选项项C正正确确，A、B、D均均错
16、错经典题型探究经典题型探究多过程中机械能守恒问题多过程中机械能守恒问题例例例例1 1图图532(1)H的大小等于多少？的大小等于多少？(2)试试讨讨论论此此球球能能否否到到达达BDO轨轨道道的的O点点，并并说说明理由明理由【思思路路点点拨拨】小小球球先先做做自自由由落落体体运运动动，然然后后沿沿着着两两个个半半径径不不同同的的圆圆弧弧轨轨道道运运动动，全全过过程程满满足机械能守恒足机械能守恒【解解题题样样板板】(1)小小球球从从H高高处处落落下下，进进入入轨轨道道，沿沿BDO轨轨道道做做圆圆周周运运动动，小小球球受受重重力力和和轨轨道道的的支支持持力力设设小小球球通通过过D点点的的速速度度为为
17、v，通通过过D点点时时轨轨道道对对小小球球的的支支持持力力N(大大小小等等于于小小球球对对轨轨道的道的压压力力)是它做是它做圆圆周运周运动动的向心力，的向心力，【答案答案】(1)10 m(2)见见解析解析【反反思思领领悟悟】对对于于复复杂杂的的过过程程一一定定要要分分解解为为几几个个相相互互联联系系的的简简单单过过程程分分析析，注注意意研研究究对对象象和和研研究究过过程程的的选选择择，注注意意几个几个简单过简单过程的相互程的相互联联系系系统中的机械能守恒问题系统中的机械能守恒问题例例例例2 2 如如图图533所所示示，长长为为L的的轻轻杆杆，一一端端装装有有固固定定光光滑滑的的转转动动轴轴O，
18、另另一一端端及及中中点点固固定定着着质质量量相相同同的的B球球和和A球球，将将轻轻杆杆从从水水平平位位置置由由静静止止释释放放，当当轻轻杆杆摆摆至至竖竖直直位位置置时时，A、B两两球球的的速速度度大大小各是多少？小各是多少？图图533【思思路路点点拨拨】A、B单单个个物物体体的的机机械械能能不不守守恒恒，可以可以对对A、B为为系系统进统进行分析求解行分析求解【解析解析】对对A、B及杆整体受力分析可知，除重及杆整体受力分析可知，除重力外，力外，还还有有轴对轴对系系统统的支持力，支持力不做功，的支持力，支持力不做功，只有重力做功，因此只有重力做功，因此A、B组组成系成系统统的机械能守恒，的机械能守
19、恒，令令轴轴正下方正下方L处为处为零零势势能面，能面，选选A、B处处于水平状于水平状态为态为初初态态，B至最低点至最低点为为末末态态，【规规律律总总结结】(1)两两个个或或多多个个物物体体系系统统机机械械能能守守恒恒时时，其其中中的的单单个个物物体体的的机机械械能能一一般般是是不不守守恒恒的的(2)轻轻杆杆上上固固定定两两物物体体，绕绕与与垂垂直直轻轻杆杆的的某某一一光光滑滑轴转动过轴转动过程中，两物体的角速度相同程中，两物体的角速度相同 互互动动探探究究若若A、B两两球球质质量量为为m，在在上上述述过过程程中，中，轻轻杆杆对对B球做多少功？球做多少功？机械能守恒与平抛知识的综合问题机械能守恒
20、与平抛知识的综合问题例例例例3 3 (满满分分样样板板14分分)(2010年年高高考考上上海海物物理理卷卷)如如图图534，ABC和和ABD为为两两个个光光滑滑固固定定轨轨道道，A、B、E在在同同一一水水平平面面上上，C、D、E在在同同一一竖竖直直线线上上，D点点距距水水平平面面的的高高度度为为h，C点点的的高高度度为为2h，一一滑滑块块从从A点点以以初初速速度度v0分分别别沿沿两两轨轨道道滑滑行到行到C或或D处处后水平抛出后水平抛出(1)求求滑滑块块落落到到水水平平面面时时，落落点点与与E点点间间的的距距离离sC和和sD；(2)求求实现实现sCsD，v0应满应满足什么条件？足什么条件？图图534【思思路路点点拨拨】由由光光滑滑轨轨道道上上的的机机械械能能守守恒恒和平抛运和平抛运动动的知的知识进识进行求解行求解【答案答案】见见解解题样题样板板【题题后后反反思思】按按照照物物体体运运动动过过程程进进行行分分析析、然后找出各然后找出各过过程程满满足的足的规规律是解律是解题题的关的关键键知能优化演练知能优化演练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用