2018-2019版物理高一、高二同步系列课堂讲义人教版3.7.docxVIP

------WORD格式-----可编辑------- --- 3.7 机械能守恒定律 学习目标 核心提炼 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。 1 个定律 —— 机械 2.会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械 能守恒定律 能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含 1 个条件 —— 机械 义和适用条件。 能守恒条件 3.能利用守恒条件判定机械能是否守恒， 并能应用机 械能守恒定律解决有关问题。 一、动能与势能的相互转化 1.重力势能与动能： 只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能 减少，动能增加，重力势能转化成了动能；若重力做负功，则动能转化为重力势能。 2.弹性势能与动能： 只有弹簧弹力做功时， 若弹力做正功， 则弹簧弹性势能减少， 物体的动能增加，弹性势能转化为动能。 3.机械能： (1)定义：重力势能、弹性势能和动能的总称，表达式为 E＝Ek＋Ep。 (2)机械能存在形式的改变：通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化 成另一种形式。 思维拓展 (1)如图 1 所示，物体沿光滑斜面下滑，物体的重力势能如何变化，动能如何变 化？当物体以某一初速度沿着光滑斜面上滑时， 物体的重力势能如何变化， 动能 如何变化？ 1 (2)如图 2 所示，在光滑水平面上，被压缩的弹簧恢复原来形状的过程，弹性势 能如何变化？弹出的物体的动能如何变化？当物体以某一初速度压缩弹簧时， 弹 性势能如何变化，物体的动能如何变化？ 2 答案 (1)下滑时，物体的高度降低了，重力势能减少。物体的速度增大了，即 物体的动能增加；上滑时，物体的重力势能增加，动能减少。 (2)被压缩的弹簧恢复原来形状时，弹性势能减少，被弹出的物体的动能增加； 当物体压缩弹簧时，弹性势能增加，物体的动能减少。 二、机械能守恒定律 1.推导 如图 3 所示，物体沿光滑斜面从 A 滑到 B。 3 (1)由动能定理： WG＝ Ek2－ Ek1。 (2)由重力做功与重力势能的关系： WG＝Ep1－Ep2。由以上两式可得 Ek2－ Ek1＝ Ep1－ Ep2，即 Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1。 结论：在只有重力做功时，小球的机械能保持不变。 2.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。 3.表达式： Ek2＋ Ep2＝Ek1＋Ep1，即 E2＝ E1。 思考判断 (1)通过重力做功，可以实现动能与重力势能的相互转化。 (√) (2)物体的机械能一定是正值。 (×) (3)合力为零，物体的机械能一定守恒。 (× ) (4)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。 (×) (5)人乘电梯匀速上升的过程，机械能守恒。 (×) 机械能守恒条件的理解 [ 要点归纳 ] 1.利用机械能的定义判断：判断物体动能和势能的和即机械能是否变化，如匀速 上升、匀速下降、沿斜面匀速运动的物体机械能必定不守恒。 2.从能量特点看， 系统内部只发生动能和势能的相互转化， 无其他形式能量 (如内 能 )之间转化，系统机械能守恒。 3.从做功角度来看，只有重力做功或系统弹力做功，系统机械能守恒，具体表现 为： 做功条件 例证 只有重力 (或弹簧弹 所有做抛体运动的物体 (不计空气阻力 )，机械能守恒 力 )做功 除重力、弹力外还 如物体沿光滑的曲面下滑，尽管受到支持力，但支持 受其他力，但其他 力不做功 力不做功 如图，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 只有重力和系统内 的弹力做功 如图，所有摩擦不计， A 自 B 上自由下滑过程中，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，不计空气阻力，球在运动过程中，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 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，有 WA＋WB＝0，不存在机械能与其他形式的能的 其他力做功，但做 转化，则 A、B 系统机械能守恒功的代数和为零 [ 精典示例 ] [ 例 1] (2018 吉·林高一检测 )下列实例中的运动物体， 机械能守恒的是 (均不计空气 阻力 )( ) 被起重机吊起的货物正在加速上升 B.物体水平抛出去 C.物体沿粗糙斜面匀速下滑 D.一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物沿竖直方向做上下振动 思路探究 (1)机械能守恒的条件是：系统内只有 ________或 ______做功。 (2)做匀速直线运动的物体的机械能是一定守恒，还是一定不守恒？ 提