高一物理配套课件78机械能守恒定律人教版必修.ppt

8　机械能守恒定律
1．会分析动能和势能之间的相互转化问题．
2．会推导机械能守恒定律的表达式．
3．会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒．
4．会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.
力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒
D．系统内只有重力或弹力做功时，系统的机械能一定守恒
解析　系统机械能是否守恒可根据机械能守恒的条件来判断．做匀速直线运动的物体所受合力为零，动能不变，但重力势能可能改变，A错误；做变速直线运动的物体，若只有重力对它做功时，机械能守恒，B正确；外力对物体做功为零时，除重力之外的力有可能做功，此时机械能不一定守恒，C错误；系统内只有重力或弹力做功时，系统的机械能守恒，D正确．
答案　BD
机械能守恒的三种判断方法
1．做功条件判断法
应用系统机械能守恒的条件进行判断，分三种情况：
(1)物体只受重力(或系统内的弹力)作用．
(2)物体同时受重力和其他力，但其他力不做功．
(3)有系统的内力做功，但是内力做功的代数和为零．
2．能量转化判断法
若系统内物体间只有动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能，则系统的机械能守恒．
3．定义判断法
如物体沿水平方向匀速运动时，动能和势能之和不变，机械能守恒；物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时，动能不变，势能变化，机械能不守恒．
【跟踪1】 如图7－8－3所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中 (　　)．
A．重物的机械能减少
B．系统的机械能不变
C．系统的机械能增加
D．系统的机械能减少
图7－8－3
解析　重物自由摆下的过程中，弹簧拉力对重物做负功，重物的机械能减少，选项A正确；对系统而言，除重力、弹力外，无其他外力做功，故系统的机械能守恒，选项B正确．
答案　AB

单个物体的机械能守恒
两大规律
比较内容
机械能守恒定律
动能定理
不同点
表达式
E1＝E2
ΔEk＝－ΔEp
ΔEA＝－ΔEB
W＝ΔEk
应用范围
只有重力和弹力做功时
无条件限制
物理意义
其他力(重力、弹力以外)所做的功是机械能变化的量度
合外力对物体做的功是动能变化的量度
关注角度
守恒的条件和始末状态机械能的形式及大小
动能的变化及改变动能的方式(合外力做功情况)
两大规律
比较内容
机械能守恒定律
动能定理
共同点
机械能守恒定律和动能定理都是从做功和能量变化的角度来研究物体在力的作用下状态的变化，表达这两个规律的方程都是标量式
【典例2】 荡秋千是一个传统的比赛项目．如图7－8－4所示， m，荡到最高点A时秋千绳与竖直方向的夹角θ＝60°，求荡到最低点B时秋千的速度大小．(忽略空气阻力和摩擦，取g＝10 m/s2)
图7－8－4
解析　在运动过程中，系统受到重力mg和绳的拉力FT两个力的作用，绳的拉力始终垂直于秋千的运动方向，不做功，只有重力做功，所以机械能守恒．如图所示，选择秋千在最低点B时所处的水平面为参考平面．秋千荡到最高点A时为初状态，初动能Ek1＝0，而此时的重力势能Ep1＝mgl(1－cos θ)；
答案　 m/s
应用机械能守恒定律解题的思路
【跟踪2】 以10 m/s的速度将质量为m的物体从地面上竖直向上抛出，若忽略空气阻力，g取10 m/s2，则：
(1)物体上升的最大高度是多少？
(2)上升过程中在何处重力势能与动能相等？
答案　(1)5 m　(2) m
【典例3】 (2012·上海)如图7－8－5所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍．当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高．将A由静止释放，B上升的最大高度是 (　　)．
多个物体的机械能守恒
图7－8－5
审题技巧
读、审题时应注意以下两点：
(1)从A开始运动到A落到地面上的过程中，A、B组成的系统机械能守恒．
(2)题中所述A的质量为B的两倍，不要弄混淆．B上升的高度应该是从地面开始计算．
答案　C
由多个物体组成的系统机械能守恒问题常有多种解法，既可以用系统机械能守恒进行求解，也可以针对各物体用动能定理进行求解，解题时可任选其中的一种．本类型题易错点是误认为mA、mB单个物体机械能守恒．
【跟踪3】 如图7－8－6所示，一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，轻绳两端各系一小球a和b，a球质量