1、第七章 机械能及其守恒定律 高一物理课件精选（人教版必修2) 机械能守恒定律 专题7.8 观察与思考 如图是迪斯尼乐园的过山车情景，请问：如图是迪斯尼乐园的过山车情景，请问：“一辆滑车在下滑过程中，既然没一辆滑车在下滑过程中，既然没 有什么动力，为什么每次总能如此准确的完成一连串有惊无险的动作呢？有什么动力，为什么每次总能如此准确的完成一连串有惊无险的动作呢？” 生活中的实例 进进进进站前关站前关闭发动闭发动闭发动闭发动 机，机 机，机车车车车凭凭惯惯惯惯性上性上 坡，坡，动动动动能能变变变变成成势势势势能能储储储储存起来，出站存起来，出站时时时时下下 坡，坡，势势势势能能变变变变成成动动动动
2、能，能，节节节节省了能源。省了能源。 车车车车站站 随着人随着人类类类类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量的利用率能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量的利用率 ，是人，是人类类类类所面所面临临临临的一的一项项项项重要任重要任务务务务，右，右图图图图是上海是上海“明珠明珠线线线线”某某轻轨轻轨轻轨轻轨 车车车车站的站的设计设计设计设计 方案，与站台方案，与站台连连连连接的接的轨轨轨轨道有一个小的坡度。道有一个小的坡度。 明珠号列明珠号列车为车为车为车为 什么在站台上要什么在站台上要设设设设 置一个小小的坡度？置一个小小的坡度？ 探寻动能与势能转化规律 如图，一个质量为如图，一个质量为mm的
3、小球自由下落或做斜抛运动或竖直上抛，的小球自由下落或做斜抛运动或竖直上抛， 经过某高度为经过某高度为 h h 的 的 A A 点时速度为点时速度为 v v ，下落到某高度为 ，下落到某高度为 h h2 2 的的 B B 点时速度点时速度 为为 v v2 2 ，试写出小球在，试写出小球在 A A 点时的机械能点时的机械能 E EA A 和在和在 B B 点时的机械能点时的机械能 E EB B ，并找，并找 出小球在出小球在A A、B B时所具有的机械能时所具有的机械能 E EA A 、E E B B 之间的数量关系。之间的数量关系。 h h2 2 h h 1 1 生活中的实例 质量为m的物体自由
4、下落过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为 v2，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找 到这两个机械能之间的数量关系。 根据动能定理，有 重力做功与重力势能的关系可知： 由以上两式可以得到： h1 v1 v2 m h2 A B A点 B点 即即 动能和重力势能间的转换 O v0 O A B Ek2+EP2Ek1+EP1 EBEA B A EAEk1+EP1EBEk2+EP2 自由下落的小球 竖直上抛的小球 状态 状态 状态 状态 思考 假如物体还受 其它力,机械能 是否还守恒? h h1 1 h h2 2 如图，质量为如
5、图，质量为mm的小球从光滑斜面上滑下，小球的机械能守恒？的小球从光滑斜面上滑下，小球的机械能守恒？ 动能和重力势能间的转换 在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹力势能可以相互转化 ，但机械能的总量保持不变。 v 弹簧的弹性势能与小球的动 能相互转化 小 结 一、机械能：物体的动动能和势势能之和称为为物体 的机械能。 二、物体的动动能和势势能可以相互转转化。 三、机械能守恒定律 在只有重力或弹弹力做功的物体系统统内，动动能和弹弹性势势能可以相互转转化，而 总总的机械能保持不变变。 1、守恒条件：a、只有重力或系统统内弹弹簧弹弹力做功，其它力 不做功（或其它力合力所做功为为零） b、只发发生动动能
6、和势势能间间的相互转转化。 四、机械能守恒定律的应用 2、表达式： E= E2 或 EK+EP= EK2+EP2 或 Ek= Ep（动能的增加等于势能的减少） 探讨守恒的条件 假如物体还还受其它力 做功机械能是否还还守 恒? 在只有重力做功的物体 系统内，物体的动能和 重力势能可以相互转化 时，机械能守恒 探讨守恒的条件 条件：只有重力、弹弹力做功 在具体判断机械能是否守恒在具体判断机械能是否守恒时时时时，一般从以下两方面考，一般从以下两方面考虑虑虑虑： 对对对对于于某个某个物体，只受重力（物体，只受重力（弹弹弹弹力）做功；力）做功；受其它力，而其他力不做功受其它力，而其他力不做功， 则该则该
7、则该则该 物体的机械能守恒。物体的机械能守恒。 对对对对于由两个或两个以上物体于由两个或两个以上物体( (包括包括弹弹弹弹簧在内簧在内组组组组成的成的系系统统统统，如果系，如果系统统统统只有只有 重力做功或重力做功或弹弹弹弹力做功，物体力做功，物体间间间间只有只有动动动动能、重力能、重力势势势势能和能和弹弹弹弹性性势势势势能之能之间间间间的相互的相互转转转转 化，系化，系统统统统与外界没有机械能的与外界没有机械能的转转转转移，系移，系统统统统内部没有机械能与其他形式能的内部没有机械能与其他形式能的转转转转 化系化系统统统统的机械能就守恒。的机械能就守恒。 例题 在下列的物理过程中，机械能守恒的
8、有（ ） A把一个物体竖直向上匀速提升的过程 B人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程 C汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程 D从高处竖直下落的物体落在竖立的轻弹簧上，压缩弹簧 的过程，对弹簧、物体和地球这一系统 解析： 向上匀速提升物体的过程，除重力做功外，还有向上的拉力对物体做正 功，物体的机械能增加；卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，只有重力做功， 机械能守恒；汽车关闭油门后滑行，要克服阻力做功，机械能减小；物体 压缩弹簧的过程只有重力，弹簧的弹力做功，所以对物体、弹簧和地球组 成的系统，总机械能守恒（仅对于物体或弹簧机械能不守恒） 所以，正确选项为BD 例题 如图所示是螺旋型翻滚过山车轨道，
9、小车质量为100kg，若它能 安全通过半径R为4m的竖直面圆轨道最高点A，小车至少要在离地 面多高处滑下？（g=10m/s2） C 初位置 末位置 2R 最高点 解：对小车，忽略阻力的影响， 从开始下滑处到圆轨道最高点，只有重 力做功。 选轨道最低点为零势能面， 小球在A: EA= mvA2/2 +mg2R 小球在B: EB=mgh 由机械能守恒定律有： EA=EB 即mvA2/2 +mg2R =mgh 小球恰能通过圆轨道最高点A ，则 mg= mvA2/2 初位置 末位置 2R 1 2 1 2由 解得:h=5R/2 小车至少要在离地面5R/2高处滑下。 生活中的现象 某些汽车车或列车车站的站
10、台都设计设计 有一个小的坡度。这这是为为 什么？ 进进站前关闭发动闭发动 机，机车车凭惯惯性上坡，动动能变变成势势能储储存起来 ，出站时时下坡，势势能变变成动动能，节节省了能源。 生活中的现象 什么是潮汐能，潮汐能 是怎样样用来发电发电 的？ 利用潮汐涨涨落时时海水水位的升降，使海水通过过水轮轮机时时推动动水 轮发电轮发电 机组发电组发电 。 小结 2 2、机械能守恒定律：、机械能守恒定律： 1 1、机械能：、机械能：E=EE=E K K +E+E P P （1 1）内容：在只有重力或）内容：在只有重力或弹弹弹弹力做功的物体系力做功的物体系统统统统内，物内，物 体的体的动动动动能和能和势势势势
11、能可以相互能可以相互转转转转化，而化，而总总总总的机械能保持不的机械能保持不 变变变变。 （2 2）表达式：）表达式： E E K2K2+E +EP2 P2=E =EK1 K1+E +EP1 P1 E E 减减= = E E 增增 mgh2+mv22/2=mgh1+mv12/2 （3 3）条件：）条件：只有重力、只有重力、弹弹弹弹力做功力做功 随堂练习 下列几种情况中，机械能一定守恒的是下列几种情况中，机械能一定守恒的是( )( ) A.A.做匀速直做匀速直线线线线（ F F 合合=0 =0）运）运动动动动的物体的物体 B.B.水平抛出的物体水平抛出的物体（不（不计计计计空气阻力）空气阻力）
12、C.C.固定光滑曲面上运固定光滑曲面上运动动动动的物体，如的物体，如图图图图所示所示 D.D.物体以物体以0.8g0.8g的加速度的加速度竖竖竖竖直向上做匀减速运直向上做匀减速运动动动动 多项项 点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关 BC 考查守恒条件理解 单项单项 下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是( ) A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B.合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒 C.物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机械能守恒 D.运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒 E.做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒 点评：机械能是否守恒与物体的运动状态无关 C
13、 知识回顾 机械能（机械能（E=EE=E K K +E+E P P ）守恒定律：）守恒定律： （1 1）内容：在只有重力或）内容：在只有重力或弹弹弹弹力做功的物体系力做功的物体系统统统统内，物体的内，物体的动动 能和势势能可以相互可以相互转转转转化，而化，而总总总总的机械能保持不的机械能保持不变变变变。 （2 2）表达式：）表达式： E E K2K2+E +EP2 P2=E =EK1 K1+E +EP1 P1 E E 减减= = E E 增增 mghmgh 2 2 +mv+mv 2 2 2 2/ /2 2 =mgh=mgh 1 1 +mv+mv 1 1 2 2/ /2 2 （3 3）条件：）条
14、件：只有重力、只有重力、弹弹弹弹力做功力做功 小结：应用机械能守恒定律的解题步骤 (1)确定研究对对象 (2)对对研究对对象进进行正确的受力分析 (3)判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件 (4)视视解题题方便选选取零势势能参考平面，并确定研究对对象在始、末状态时态时 的机械 能。 (5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅辅之以其他方程，进进行求解。 课 堂 训 练 1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中正确的是 （ ） A、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 C、外力对物体所做的功等于0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 D 课 堂 训 练 2、如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A 、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受 的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C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（ ）C 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，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分 析，ABD三项均错。
