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1、机械能守恒公开课第1页，此课件共21页哦思考题思考题本本章章中中我我们们学学习习了了哪哪几几种种形形式式的的能能?它它们们各各是是如如何何定定义义的的?它它们们的的大大小小各各由由什什么么决定决定?动能定理的内容和表达式是什么动能定理的内容和表达式是什么?重重力力所所做做的的功功与与物物体体重重力力势势能能的的变变化化之间有什么关系之间有什么关系?第2页，此课件共21页哦本章我们学习了：动能、重力势能、弹性势能本章我们学习了：动能、重力势能、弹性势能.动能定理的内容是：物体所受合外力所做的功等于物体动动能定理的内容是：物体所受合外力所做的功等于物体动能的改变，即能的改变，即w w合合=Ek=E
2、k2 2-Ek-Ek1 1重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为：重力所做的功和物体重力势能之间变化的关系为：w wG G=mgh=mgh1 1-mgh-mgh2 2第3页，此课件共21页哦请你回答：请你回答：物体的动能和势能的总和称为机械能。物体的动能和势能的总和称为机械能。力做功的过程也是能量转化的过程。力做功的过程也是能量转化的过程。动能与势能是否可以相互转换吗？动能与势能是否可以相互转换吗？请举例说明。请举例说明。机械能机械能动能动能势能势能重力势能重力势能弹性势能弹性势能第4页，此课件共21页哦典例回放典例回放第5页，此课件共21页哦第6页，此课件共21页哦一、动能与势能之间的相
3、互转化一、动能与势能之间的相互转化通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化。化。物体的动能减少，势能增加。物体的动能减少，势能增加。物体的势能减少，动能增加。物体的势能减少，动能增加。那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和有那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和有什么变化呢什么变化呢?第7页，此课件共21页哦二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律 如如图图所所示示，一一个个质质量量为为的的物物体体自自由由下下落落，经经过过高高度度为为的的A A点点时时速速度度为为，下下落落到到高高度度为为h h2 2的的B B点点时时速速度度为为
4、2 2，试试写写出出物物体体在在A A点点时时的的机机械械能能和和在在B B点点时时的的机机械械能能，并并找找到到这这二个机械能之间的数量关系二个机械能之间的数量关系.第8页，此课件共21页哦（一）推导过程（一）推导过程设重力所做的功为设重力所做的功为W WG G，则由动能定理可得：，则由动能定理可得：重力所做的功等于动能的增加重力所做的功等于动能的增加由重力做功与重力势能的关系：由重力做功与重力势能的关系：重力所做的功等于重力势能的减少重力所做的功等于重力势能的减少第9页，此课件共21页哦移项后可得：移项后可得：（2 2）等号左边是物体在末位置时的机械能，等号右边是物体在初等号左边是物体在末
5、位置时的机械能，等号右边是物体在初等号左边是物体在末位置时的机械能，等号右边是物体在初等号左边是物体在末位置时的机械能，等号右边是物体在初位置时的机械能。位置时的机械能。位置时的机械能。位置时的机械能。说明：说明：在自由落体运动中，动能是重力势能在自由落体运动中，动能是重力势能之和即总的机械能保持不变。之和即总的机械能保持不变。（1 1）等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势等号左边是物体动能的增加量，等号右边是物体重力势能的减少量。能的减少量。能的减少量。能的减少量。说明：在自由落体运动
6、中，重力做了多少功，就有说明：在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能多少重力势能转化为等量的动能第10页，此课件共21页哦（二）结论：（二）结论：在在只只有有重重力力做做功功的的情情况况下下，物物体体的的动动能能和和重重力力势势能能发发生生相相互互转转化化，但但机机械械能能的的总总量量保保持持不变，这个结论叫做机械能守恒定律不变，这个结论叫做机械能守恒定律.第11页，此课件共21页哦请你回答请你回答1 1、如果物体沿光滑的斜坡滑下时，、如果物体沿光滑的斜坡滑下时，上述结论是否成立，为什么？上述结论是否成立，为什么？2 2、如果物体沿光滑曲面滑下时呢？、如果物体沿光滑
7、曲面滑下时呢？3 3、小球在做以下摆动的过程呢、小球在做以下摆动的过程呢?GF第12页，此课件共21页哦（三）机械能守恒定律条件：只有重力做功（三）机械能守恒定律条件：只有重力做功.只有重力做功与物体只受重力有什么不同只有重力做功与物体只受重力有什么不同只有重力做功与物体只受重力有什么不同只有重力做功与物体只受重力有什么不同.所谓只有重力做功，包括三种情况：所谓只有重力做功，包括三种情况：所谓只有重力做功，包括三种情况：所谓只有重力做功，包括三种情况：a a a a.物体只受重力，不受其他的力物体只受重力，不受其他的力物体只受重力，不受其他的力物体只受重力，不受其他的力.b b b b.物体除
8、重力外还受其他的力，但其他力不做功物体除重力外还受其他的力，但其他力不做功物体除重力外还受其他的力，但其他力不做功物体除重力外还受其他的力，但其他力不做功.c.c.c.c.物体除重力做功外，其他力做功的代数和为零。物体除重力做功外，其他力做功的代数和为零。物体除重力做功外，其他力做功的代数和为零。物体除重力做功外，其他力做功的代数和为零。而物体只受重力仅包括一种情形而物体只受重力仅包括一种情形而物体只受重力仅包括一种情形而物体只受重力仅包括一种情形.第13页，此课件共21页哦（四）机械能守恒另一种情况（四）机械能守恒另一种情况（四）机械能守恒另一种情况（四）机械能守恒另一种情况在这个过程中，能
9、量是如何转化的在这个过程中，能量是如何转化的在这个过程中，能量是如何转化的在这个过程中，能量是如何转化的?类比地，你能得到在这个类比地，你能得到在这个类比地，你能得到在这个类比地，你能得到在这个过程中机械能守恒的条件吗过程中机械能守恒的条件吗过程中机械能守恒的条件吗过程中机械能守恒的条件吗?类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，类比得到：如果有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒即机械能守恒即机械能守恒即机械能守恒.第14页，此课件共21页哦请你回答请你回答
10、 例例1 1、分析下列情况下机械能是否守恒？分析下列情况下机械能是否守恒？（1 1）跳伞运动员从空中匀速下落的过程。）跳伞运动员从空中匀速下落的过程。（2 2）物体作平抛运动的过程。）物体作平抛运动的过程。（3 3）物体在细线拉力作用下沿光滑斜面）物体在细线拉力作用下沿光滑斜面 上上滑的过程。滑的过程。（4 4）细绳的一端系一小球）细绳的一端系一小球,绳的另一端固定绳的另一端固定,使小球在竖直平面内做圆周运动使小球在竖直平面内做圆周运动.第15页，此课件共21页哦 例例2、以下说法正确的是（以下说法正确的是（）（A A）一个物体所受的合外力为零，它的机）一个物体所受的合外力为零，它的机 械能一
11、定守恒械能一定守恒（B B）一个物体做匀速运动，它的机械能一）一个物体做匀速运动，它的机械能一 定守恒定守恒（C C）一个物体所受的合外力不为零，它的）一个物体所受的合外力不为零，它的 机械能可能守恒机械能可能守恒（D D）一个物体所受合外力的功为零，它一一个物体所受合外力的功为零，它一 定保持静止或匀速直线运动定保持静止或匀速直线运动C第16页，此课件共21页哦例例3 3、如如下下图图所所示示，小小球球从从高高处处下下落落到到竖竖直直放放置置的的轻轻弹弹簧簧 上上，在在将将弹弹簧簧压压缩缩到到最最短短的的整整个个过过程程中中，下下列列关关于于能能量量 的的叙叙述述中中正正确确的的是是（）（A
12、 A）重力势能和动能之和总保持不变）重力势能和动能之和总保持不变（B B）重力势能和弹性势能之和总保持不变）重力势能和弹性势能之和总保持不变（C C）动能和弹性势能之和总保持不变）动能和弹性势能之和总保持不变（D D）重力势能、弹性势能和动能）重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变之和总保持不变D第17页，此课件共21页哦小结：小结：（1 1）机械能守恒定律机械能守恒定律适用于适用于只有重力和弹簧的弹只有重力和弹簧的弹力做功的情况，应用于自由落体运动、上抛、下抛、平抛力做功的情况，应用于自由落体运动、上抛、下抛、平抛运动、运动、光滑斜面、光滑曲面、光滑斜面、光滑曲面、单摆、竖直平面的圆周运动、
13、单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子等情况。弹簧振子等情况。（2 2）方法）方法:一般对一个物体，用做功来判定一般对一个物体，用做功来判定 对于系统，常用能量转换来判定对于系统，常用能量转换来判定第18页，此课件共21页哦例例4 4、在距离在面在距离在面20m20m高处以高处以15m/s15m/s的初速度水平抛出一小球，的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取不计空气阻力，取g=10m/s2g=10m/s2，求：小球落地速度大小。，求：小球落地速度大小。经分析明确：经分析明确：（1 1）小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒）小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机械能守恒条件，可
14、以用机械能守恒定律求解；条件，可以用机械能守恒定律求解；（2 2）应用机械能守恒定律时，应明确所选取的运动过程）应用机械能守恒定律时，应明确所选取的运动过程 ，明确初、末状态小球所具有的机械能。明确初、末状态小球所具有的机械能。解：以小球为研究对象，从抛出到落至地面，只有重力解：以小球为研究对象，从抛出到落至地面，只有重力做功，机械能守恒。取地面为参考平面，故有：做功，机械能守恒。取地面为参考平面，故有：小球落地时小球的速度大小为：小球落地时小球的速度大小为：第19页，此课件共21页哦应用机械能守恒定律解题步骤应用机械能守恒定律解题步骤:明确研究对象和它的运动过程明确研究对象和它的运动过程;分
15、析研究对象在运动过程中的受力情况分析研究对象在运动过程中的受力情况,弄清是否弄清是否只有系统内的重力和弹力做功只有系统内的重力和弹力做功,判定机械能是否守恒判定机械能是否守恒;确定物体运动的起始和终了状态确定物体运动的起始和终了状态,选定零势能参考平选定零势能参考平面后确定的物体在始、末两状态的机械能面后确定的物体在始、末两状态的机械能;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,统一单位后代入数据统一单位后代入数据解方程解方程.第20页，此课件共21页哦 分析和解答分析和解答此问用竖直上抛知识可解决此问用竖直上抛知识可解决,但由于物体在空中只有重但由于物体在空中只有重力作功力作功,
16、故机械能守恒故机械能守恒,所以选用机械能守恒定律解题所以选用机械能守恒定律解题.以地面为参考面以地面为参考面,则则E1=mv02;E1=mv02;在最高点动能为零在最高点动能为零,故故E2=mgh.E2=mgh.由由E E1 1=E=E2 2得得mvmv2 2/2=mgh h=5(/2=mgh h=5(米米)初态设在地面初态设在地面:E:E1 1=mv=mv2 2;终态设在终态设在h h1 1高处高处:E:E2 2=mgh=mgh1 1+mv+mv1 12 2/2=2mgh/2=2mgh1 1.因为机械能守恒因为机械能守恒:E:E1 1=E=E2 2,mv,mv2 2/2=2mgh/2=2mgh1 1.h.h1 1=V=V2 2/4g=2.5(m)./4g=2.5(m).可见可见,用机械能守恒定律解题关键是正确找出初、末态的机械能用机械能守恒定律解题关键是正确找出初、末态的机械能(包括动能和势能包括动能和势能).).练习：以练习：以10m/s10m/s的速度将质量是的速度将质量是m m的物体竖直向上抛出的物体竖直向上抛出,若空气若空气阻力忽略阻力忽略,g=10m/s,g=10m/s2 2则则:物体上升的最大高度是多少物体上升的最大高度是多少?上上升过程在何处重力势能和动能相等升过程在何处重力势能和动能相等?第21页，此课件共21页哦