【金牌學(xué)案】年高中物理 第四章 第四節(jié) 機械能守恒定律課件 粵教必修2

第四節(jié)機械能守恒定律一、動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化1．機械能：______與勢能(包括__________和__________)，統(tǒng)稱為機械能．動能重力勢能彈性勢能2．動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化是通過______或______做功來實現(xiàn)的．重力彈力

蹦極是非常刺激的戶外休閑活動，深受年輕人的喜愛．跳躍者站在約40米以上高度的橋梁、塔頂、高樓甚至熱氣球上．人在蹦極時可在空中享受幾秒鐘的“自由落體”．當(dāng)人體下落到一定高度時，橡皮繩被拉開、繃緊，阻止人體繼續(xù)下落，當(dāng)?shù)竭_(dá)最低點時橡皮繩再次彈起，人被拉起，隨后，又落下，這樣反復(fù)多次直到橡皮繩的彈性消失為止，這就是蹦極的全過程． 你能簡單說說人從最高處下落到最低點時的能量轉(zhuǎn)化過程嗎？圖4－4－1

答案：人從最高點下落到繩恰好伸直的過程：重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．從繩恰好伸直到繩的彈力F＝mg的過程：重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈性勢能．從繩的彈力F＝mg到最低點的過程中：重力勢能和動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能．整個過程可看成重力勢能與彈性勢能間的相互轉(zhuǎn)化．

二、機械能守恒定律

1．機械能守恒定律：在只有重力(或彈力)做功的情形下，物體的動能和____________(或彈性勢能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變．重力勢能Ek2＋Ep22．表達(dá)式：Ek1＋Ep1＝__________或ΔEp＋ΔEk＝0.要點1機械能是否守恒的判斷

1．從能量特點看：只有系統(tǒng)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量之間(如內(nèi)能)轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機械能守恒．如果物體間發(fā)生相互碰撞或相對運動，又有相互間的摩擦作用時有內(nèi)能的增加，機械能一般不守恒．

2．從機械能的定義看：若動能與勢能之和不變化，則機械能守恒．如果一個物體沿斜面勻速(或減速)滑下，動能不變(或減小)，勢能減小，則機械能減小；一個物體沿水平方向勻速運動時機械能守恒，沿豎直方向勻速運動時機械能不守恒．3．從做功特點看：只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒．具體表現(xiàn)在：(1)只受重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)作用．如：所有做拋體運動的物體(不計阻力)．(2)還受其他力，但只有重力(或系統(tǒng)內(nèi)的彈力)做功．如圖4－4－2甲所示．圖4－4－2

(3)有系統(tǒng)的內(nèi)力做功，但是做功代數(shù)和為零．如圖4－4－2乙所示，A、B間及B與地面之間均光滑，A自B的上端自由下滑時，B沿地面滑動，A、B之間的彈力做功，對A或B機械能均不守恒，但對A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒．

【例

1】(雙選)如圖4－4－3所示，下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是()圖4－4－3A．甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，A機械能守恒B．乙圖中，A置于光滑水平面，物體B沿光滑斜面下滑，物體B機械能守恒C．丙圖中，不計任何阻力時，A加速下落，B加速上升過程中，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒D．丁圖中，小球沿水平面做勻速圓錐擺運動時，小球的機械能守恒

解析：甲圖中，重力和彈力做功，物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，但物體A機械能不守恒，選項A錯；乙圖中，物體B除受重力外，還受彈力，彈力對B做負(fù)功，機械能不守恒，但從能量特點看，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，B錯；丙圖中，繩子張力對A做負(fù)功，對B做正功，代數(shù)和為零，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，C對；丁圖中動能不變，勢能不變，機械能守恒，D對．答案：CD1．(雙選，2011年東山中學(xué)學(xué)期末)關(guān)于機械能能是否守恒恒，下列敘述中正正確的是()BDA．做勻速直直線運動的的物體的機機械能一定定守恒B．做勻變速速運動的物物體的機械械能可能守守恒C．外力對物物體做功為為零時，機機械能一定定守恒D．只有重力力對物體做做功，物體體機械能一一定守恒要點2機械能守恒定定律的運用1．機械能守守恒定律的三三種表達(dá)式(1)Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即初狀態(tài)的的動能與勢能能之和等于末末狀態(tài)的動能與與勢能之和，，選用該表達(dá)達(dá)式時，應(yīng)恰恰當(dāng)選取參考考平面．(2)ΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk，即動能(或或勢能)的增增加量等于勢能(或動動能)的減少少量．(3)ΔEA＝－ΔEB，即A物體機械能的的增加量等于于B物體機械能的減少量量．2．解題步驟驟(1)根據(jù)題題意，先選取取研究對象(物體或系統(tǒng)統(tǒng))．(2)明確研研究對象的運運動過程，分分析對象在過過程中的受力力情況及各力做功功情況，判斷斷是否滿足機機械能守恒的的條件．(3)選取恰恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)式式列方程求解解．機械能守恒定律動能定理應(yīng)用范圍只有重力和彈力做功時無條件限制物理意義其他力(重力、彈力以外)所做的功是機械能變化的量度合外力對物體做的功是動能變化的量度關(guān)注角度守恒的條件和始末狀態(tài)機械能的形式及大小動能的變化及改變動能方式(合外力做功情況)說明等號右邊表示動能增加量時，左邊表示勢能的減少量，“mgh”表示重力勢能(或重力勢能的變化)等號左邊是合外力的功，右邊是動能的增量，“mgh”表示重力的功3．機械能守恒恒定律和動能能定理的比較較【例2】如圖4－4－4所示，一固定定的楔形木塊塊，其斜面的傾角為θ＝30°，另一邊與地地面垂直,頂上有一個定定滑輪,一根柔軟的不可伸長長的細(xì)線跨過過定滑輪，兩兩端分別與物物塊A和B連接，A的質(zhì)量為4m，B的質(zhì)量為m，開始時將B按在地面上不不動，然后放開手，，讓A沿斜面下滑而而B上升，物塊A與斜面間無摩摩擦．求當(dāng)A沿斜面下滑距距離s時，A、B的速度大小為為多少？圖4－4－4解：因軟繩不可伸伸長，可知A下滑了s，B上升的距離也也為s，且A、B的速度大小相相等，設(shè)其速速度為v，把A、B看做一個系統(tǒng)．系統(tǒng)中中僅有重力做做功，機械能能守恒．方法一：假設(shè)地面為零零勢能面，未未下滑時A到斜面底端距距離為l，有Ek1＝0，Ep1＝EpA1＝4mglsinθ當(dāng)A沿斜面下滑距距離s時，有2．如圖4－4－5所示，質(zhì)量為為m的木塊放在光光滑的水平桌面上，用輕輕繩繞過桌邊邊定滑輪與質(zhì)質(zhì)量為M的砝碼相連，，讓繩拉直后使砝碼碼從靜止開始始下降h(h小于桌面的高高度)的距離，木塊仍在桌面上上，則砝碼的的速度大小為為多少？圖4－4－5從能量轉(zhuǎn)化觀觀點解決機械械能守恒問題題【例3】(雙選)如圖4－4－6，質(zhì)量分別為為m和2m的兩個小球A和B，中間用輕質(zhì)質(zhì)桿相連，在在桿的中點O處有一固定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動軸，把桿置置于水平位置置后釋放，在在B球順時針擺動動到最低位置的過程中()圖4－4－6A．B球的重力勢能能減少，動能能增加，B球和地球組成成的系統(tǒng)機械能守恒恒B．A球的重力勢能能增加，動能能也增加，A球和地球組成成的系統(tǒng)機械能不不守恒C．A球、、B球和和地地球球組組成成的系系統(tǒng)統(tǒng)機機械械能能守守恒恒D．A球、、B球和和地地球球組組成成的的系系統(tǒng)統(tǒng)機機械械能能不不守守恒恒錯因因：：認(rèn)為為桿桿施施的的力力沿沿桿桿方方向向，，拉拉力力不不做做功功，，只只有有重重力力做做功，，A、B球的的機機械械能都都守守恒恒．．正解解：：B球從從水水平平位位置置下下擺擺到到最最低低點點過過程程中中，，受受重重力力和和桿桿的作作用用力力，，桿桿的的作作用用力力方方向向待待定定．．下下擺擺過過程程中中重重力力勢勢能能減減少少，，動能能增增加加，，但但機機械械能能是是否否守守恒恒不不確確定定．．A球在在B下擺擺過過程程中中，，重力力勢勢能能增增加加，，動動能能增增加加，，機機械械能能增增加加．．由由于于A、B系統(tǒng)統(tǒng)只只有