人教版（2003）高中物理必修二第七章机械能守恒定律——7.8机械能守恒定律

知识回顾1什么是动能？表达式是什么？2学过的势能包括哪几种？表达式分别是什么？物体由于运动而具有的能重力势能和弹性势能 7.8机械能守恒定律 学习目标：1.能够分析动能和势能之间的相互转化问题．2.能够推导机械能守恒定律．3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒．4.能运用机械能守恒定律解决有关问题，并领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性． 一、动能与势能的相互转化在一定条件下，物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化，动能与势能相互转化的例子在生活中非常多，请同学们举出生活中的例子来说明动能与势能的相互转化.1.从树上掉下的苹果；2.自行车猛蹬几下自由冲上斜坡3.拉弓射箭4.运动会上撑竿跳高运动员在跳起的过程中.（势能向动能转化）（动能向势能转化）；（势能向动能转化）（人的动能转化为杆的弹性势能,后杆的弹性势能转化为人的重力势能） 机械能机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称，用符号E表示3.机械能是标量，具有相对性1.概念：2.表达式： 动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系呢？物体的机械能是否变化呢？ 动能和重力势能转化：质量为m的物体做自由落体运动过程中，经过高度h1处速度为v1，下落至高度h2处速度为v2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化若下落过程存在空气阻力，重力势能还能全部转化为动能吗，物体的机械能还能保持不变吗？只有重力做功，物体动能和重力势能相互转化，机械能保持不变 动能和弹性势能转化：质量为m的物体，在光滑的水平面向左运动，压缩弹簧的过程中，小球在1位置的速度为v1，弹簧的弹性势能为Ep1，小球在2位置的速度为v1，弹簧的弹性势能为Ep2，分析从1位置到2位置小球和弹簧组成的系统机械能的变化12只有弹力做功，物体动能和弹性势能相互转化，小球和弹簧成系统机械能保持不变若压缩过程与水平面有摩擦力，动能还能全部转化为弹性势能吗，物体的机械能还能保持不变吗？ 二、机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变．1．内容：注意：机械能守恒是指在一个过程中的每一个时刻机械能都相等，如果仅指出初末位置的机械能相等，不能准确判断出整个过程中机械能是否守恒． Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E1＝E22．表达式：从守恒角度从能量转化角度角度 3．机械能守恒的条件（1）只有重力做功（物体自身重力势能和动能相互转化，单个物体机械能守恒）（2）只有弹力做功（物体的动能和弹簧的弹性势能相互转化，物体和弹簧组成系统机械能守恒）（3）只有重力和弹力做功（物体的动能和重力势能与弹簧的弹性势能相互转化，物体和弹簧组成系统机械能守恒） 课堂互动讲练(2011年长沙高一检测)下列运动中能满足机械能守恒的是()类型一机械能是否守恒的判断例1A．手榴弹从手中抛出后的运动(不计空气阻力)B．子弹射穿木块C．细绳一端固定，另一端拴着一个小球，使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动D．吊车将货物匀速吊起E．物体沿光滑圆弧面从下向上滑动F．降落伞在空中匀速下降ACE 2.一个轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面肯弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，在重物由A摆到最低点的过程中（）A、重物的重力势能减少。B、重物的重力势能增加。C、重物的机械能不变。D、重物的机械能减少。oA除重力或弹力以外的力对物体做正功物体机械能增加，对物体做负功，机械能减少AD 在距离地面20m高处,以15m/s的初速度水平抛出一小球，不计空气阻力，取g=10m/s2，求小球落地速度大小.思考分析，问题：(1).前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平抛运动，现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题？(2).小球抛出后至落地之前的运动过程中，是否满足机械能守恒的条件？如何应用机械能守恒定律解决问题？类型二机械能守恒定律的应用(单个物体)例2 分析：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，可以用机械能守恒定律求解；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.取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能Ep1=mgh，动能为Ek1=落地时,小球的重力势能Ep2=0,动能为Ek2=mv2.根据机械能守恒定律,有E1=E2,即mgh+=落地时小球的速度大小为v==25m/s.mv2 4.应用机械能守恒定律的解题步骤(1)确定研究对象;(2)对研究对象进行正确的受力分析;(3)判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件;(4)视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能;(5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解. 五、课堂小结1.在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的机械能总量不变.2.应用机械能守恒定律的解题步骤(1)确定研究对象;(2)对研究对象进行正确的受力分析;(3)判断各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件;(4)视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能;(5)根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解.六、作业1.教材“问题与练习”第1、3、4题.2.观察记录生活中其他的物理情景，判断其是否符合机械能守恒定律. 变式训练1关于机械能是否守恒的叙述，正确的是()A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B．做变速运动的物体机械能可能守恒C．做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒D．做平抛运动的物体机械能一定守恒BD 变式训练2如图所示，在竖直平面内有一段四分之一圆弧轨道，半径OA在水平方向，一个小球从顶端A点由静止开始下滑，已知轨道半径R＝10cm，不计摩擦，求小球刚离开轨道底端B点时的速度大小？