【高中物理】2018-2019学年最新高一物理人教版必修2课件：7.8机械能守恒定律

转移 ΔEA 增= 观点 ΔEB 减
应用时关键在于分清重力 系统减少(或增加)的重 势能的增加量和减少量,可 力势能等于系统增加 不选零势能面而直接计算 (或减少)的动能 初、末状态的势能差 若系统由 A、B 两物体 常用于解决两个或多个物 组成,则 A 物体机械能 体组成的系统的机械能守 的增加量与 B 物体机 恒问题 械能的减少量相等
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3.从做功特点看:只有重力和系统内的弹力做功。具体表现在:
做功条件 只有重力(或弹簧弹 力) 除重力、 弹力外还受 其他力,但其他力不 做功 例证 所有做抛体运动的物体(不计空气阻力),机械 能守恒 如物体沿光滑的曲面下滑,尽管受到支持力, 但支持力不做功
只有重力和系统内 的弹力做功
如图中,小球在摆动过程中线的拉力不做功, 如不计空气阻力,只有重力做功 ,小球的机械 能守恒
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斜向上弯弓射箭,箭从射出到最高点的过程中,分析能的转化情况。 提示:弓的弹性势能转化为箭的动能。在上升中,箭的动能转化 为重力势能。
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一、机械能守恒定律的三种表达式
角度 公式 意义 系统的初状态机械能 守恒 Ek1+Ep1= 的总和与末状态机械 观点 Ek2+Ep2 能的总和相等 转化 ΔEk= 观点 -ΔEp 注意事项 初、末状态必须用同一零 势能面计算势能
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二、机械能守恒定律 1.推导:
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2.机械能守恒定律: (1)内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以 相互转化,而总的机械能保持不变,这叫作机械能守恒定律。 (2)表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E1=E2。 (3)机械能守恒的条件:除重力或弹力以外,其他力不做功或做功 总和为零。
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温馨提示后两种表达式由于研究的是变化量,无需选择零势能面, 有些问题利用它们解题显得更加方便,但在具体问题中一定要搞清 增加量和减少量。
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二、机械能守恒条件的理解 1.从能量特点看:只有系统动能和势能相互转化,无其他形式能量 (如内能)之间转化,则系统机械能守恒。如物体间发生相互碰撞、 物体间发生相对运动,物体相互间有摩擦作用时,有内能产生,机械 能一般不守恒。 2.从机械能的定义看:动能与势能之和是否变化。如一个物体沿 斜面匀速(或减速)滑下,动能不变(或减少),势能减少,机械能减少;一 个物体沿水平方向匀速运动时机械能守恒,沿竖直方向匀速运动时 机械能不守恒。
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做功条件
例证
只有重力 和系统内 的弹力做 功
如图中,A、B 间,B 与地面间摩擦不计,A 自 B 上端自由 下滑过程中,只有重力和 A、B 间弹力做功,A、B 组成 的系统机械能守恒。但对 B 来说,A 对 B 的弹力做功 , 但这个力对 B 来说是外力,B 的机械能不守恒
如图中,不计空气阻力,球在摆动过程中,只有重力和弹 簧与球间的弹力做功,球与弹簧组成的系统机械能守 恒,但对球来说,机械能不守恒
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特性 标量 性
守恒 性
理解 机械能守恒定律是标量表达式,初、末状态的机械能可以 为正值也可以为负值,依据零势能面的选取,重力势能的正 负值表明的仅是在选定零势能面的上下方,不代表方向 守恒性包含 “不变”和 “变”两层含义,“不变” 是指整个系统 机械能不变,“变”是指系统内部动能和势能之间必须发生 相互转化,即 ΔE k=-ΔEp;或者系统内各物体的机械能发生 相互转移,即 ΔE A=-ΔEB。系统内动能和势能的相互转化是 通过保守力做功(像重力、弹簧的弹力做功)实现的,不同物 体之间机械能的转移是通过系统内弹力做功实现的,但像 摩擦力这样的耗散力充当内力时,系统的机械能部分转化 为内能,即系统内一物体减少的机械能并不等于另一物体 增加的机械能
8.机械能守恒定律
1.知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化。 2.能够正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒,理 解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件。 3.在具体问题中,能判定机械能是否守恒并能列出机械能守恒的 方程式。
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一、动能和势能的相互转化 1.动能与重力势能间的转化: (1)物体自由下落或沿光滑斜面下落时,重力对物体做正功,物体 的重力势能减少,动能增加,物体原来具有的重力势能转化为动能。 (2)原来具有一定速度的物体,由于惯性在空中竖直上升或沿光滑 斜面向上运动时,重力对物体做负功,物体原来具有的动能转化为 重力势能。 2.动能与弹性势能间的转化,如被压缩的弹簧可以把物体弹出去, 这时弹力做正功,弹簧的弹性势能转化为动能。 3.通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化为另一种形 式。动能和势能统称为机械能。
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三、机械能守恒定律的“五性”
特性 系统 性 理解 势能是系统的概念,只有系统才具有势能,从产生的条件来 讲是由于系统内相互作用的物体与相对位置有关而具有 的能,存在于保守力场中,像重力势能(属于地球和物体系 统所有)、弹簧的弹性势能(属于弹簧和与之连接的物体所 组成的系统所有) 机械能包含动能和势能,Ek= ������������2 中涉及参考系的选择 , 相对 性 ������p = ������������ℎ 中涉及零势能位置 参考平面 的选取 , 因此相 对于不同的参考系和零势能面描述的结果不相同 , 涉及多 个物体组成的系统或发生多个物理过程中 , 要选取统一 的参考系
例证
其他力做 功,但做 功的代数 和为零
如图所示,A、B 构成的系统,忽略绳的质量与滑轮间的 摩擦,在 A 向下、B 向上运动过程中,FA 和 FB 都做功 , 但 WA+WB=0,不存在机械能与其他形式的能的转化,则 A、B 系统机械能守恒
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温馨提示(1)机械能守恒的条件不是合力的功等于零,也不是合力 等于零。 (2)对单个物体从做功的力的特点去分析比较方便,对于物体系统 从能量转化角度去分析相对比较简单。
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特性
条件 性
理解 理解“只有重力或弹力做功”的含义:① 对某一个物体系统 (物体和地球、 弹簧组成的系统),只有重力或弹簧弹力做功, 其他力不做功或做功的代数和为零。②对多物体系统(包 括地球、弹簧),系统内只有重力或弹力做功;其他内力和外 力不做功或做功的代数和为零。所以,运用机械能守恒定 律解答问题的关键是判断系统的“条件性”,确定系统初状 态和末状态的机械能。 理解“条件性”,还应根据发生的物理过程,在不同的阶段,系 统所包含研究对象的不同进行具体的分析