1、第5节 机械能守恒定律,自主学习,随堂演练,要点探究,自主学习感悟新知,(教师参考) 目标导航,重点:判断机械能是否守恒,利用守恒定律解决有关问题 难点:机械能及其守恒条件的理解,情境链接 如图所示为大型游乐场中的翻滚过山车在关闭发动机的情况下由高处飞奔而下的情境.若忽略过山车的摩擦力和空气阻力.1.过山车受哪些力作用?各做什么功? 2.过山车下滑时,动能和势能怎么变化?两种能的和不变吗? 3.过山车下滑时机械能守恒吗? 信息 1.过山车受重力和轨道的弹力作用,重力做正功,弹力不做功. 2.过山车的重力势能转化为动能,二者之和保持不变. 3.该过程过山车的机械能守恒.,教材梳理,一、机械能 动
2、能和 的总和称为机械能. 二、机械能守恒定律 1.内容:在只有 或弹力做功的物体系统内,动能和势能会发生相互转化,但机械能的总量保持 ,这称为机械能守恒定律. 2.表达式:Ep1+ = +Ek2. 议一议 物体合力为零时,物体的机械能一定守恒吗? 答案:不一定,合力为零,合力的功一定为零,可能是除重力外的其他力做的功与重力做功的代数和为零,则物体的机械能不守恒.,重力,不变,Ek1,Ep2,势能,思考判断,1.通过重力做功,动能和重力势能可以相互转化.( ) 2.运动的物体,机械能可能为负值.( ) 3.除受重力、弹力外还受其他力,机械能一定不守恒.( ) 4.合力为零,物体的机械能一定守恒.
3、( ) 5.合力做功为零,物体的机械能一定守恒.( ) 6.只有重力做功,物体的机械能一定守恒.( ),答案:1. 2. 3. 4. 5. 6.,要点探究突破核心,要点一,【问题导学】 (1)如图(甲)所示,小球在摆动过程中,如不计空气阻力,小球的机械能守恒吗? (2)如图(乙)所示,所有摩擦不计,A自B上自由下滑过程中,A,B组成的系统机械能守恒吗?A的或B的机械能守恒吗? (3)如图(丙)所示,不计空气阻力,球在运动过程中,球与弹簧组成的系统机械能守恒吗?,机械能守恒条件的理解,答案:(1)图(甲)中小球的机械能守恒. (2)图(乙)中A,B组成的系统机械能守恒;A的机械能减少,B的机械能
4、增加,故A或B的机械能不守恒. (3)图(丙)中,球与弹簧组成的系统机械能守恒. 【要点归纳】 机械能是否守恒的判断方法 (1)从能量转化来判断:系统只有动能和势能的相互转化,无其他形式能量(如内能)之间的转化,则系统机械能守恒.若物体间发生相对运动,且存在相互间的摩擦力作用时有内能的产生,机械能不守恒. (2)从做功来判断:只有重力和系统内的弹力做功,具体表现在: 只受重力(或系统内的弹力).如所有做抛体运动的物体(不计阻力).,还受其他力,但只有重力(或系统内的弹力)做功其他力不做功.如图(甲)、(乙)所示.有系统的内力做功,但是做功代数和为零,系统机械能守恒.如图(丙)中拉力对A、对B做
5、功不为零,但代数和为零,AB组成的系统机械能守恒.如图(丁)所示,A,B间及B与接触面之间均光滑,A自B的上端自由下滑时,B沿地面滑动,A,B之间的弹力做功,A或B机械能均不守恒,但A,B组成的系统机械能守恒.,特别提示 “只有重力或弹力做功”并非“只受重力或弹力作用”,也不是合力的功等于零,更不是合力等于零.,【典例1】 (2018河北唐山高一期中)(多选)如图所示,下列几种情况,系统的机械能守恒的是( )A.图(甲)中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动 B.图(乙)中运动员在蹦床上越跳越高 C.图(丙)中小车上放一木块,小车的左侧由弹簧与墙壁相连,小车在左右振动时,木块相对于小车无滑动(
6、车轮与地面摩擦不计) D.图(丙)中如果小车振动时,木块相对小车有滑动,AC,思路点拨 (1)物体只受重力或弹力,不受其他任何外力,机械能守恒. (2)只有重力或弹力做功,其他外力不做功或做功的代数和为零,机械能也守恒. 解析:可以通过以下表格对各项逐一分析,规律方法 系统机械能守恒的判断方法 只有重力做功是单个物体机械能守恒的条件,对于相关联的物体或存在弹簧的系统,则应看是否只有重力和弹力做功,其他力不做功.,(教师备用) 例1-1:(多选)如图所示,一斜面放在光滑的水平面上,一个小物体从斜面顶端无摩擦地自由滑下,则在下滑的过程中( ) A.斜面对小物体的弹力做的功为零 B.小物体的重力势能
7、完全转化为小物体的动能 C.小物体的机械能不守恒 D.小物体、斜面和地球组成的系统机械能守恒,CD,解析:小物体、斜面和地球三者组成的系统机械能守恒,选项D正确.斜面对小物体的弹力对其做负功,小物体机械能减少.选项A错误,C正确.小物体的重力势能转化为它和斜面的动能,故选项B错误.,针对训练1-1 关于机械能守恒,下列说法中正确的是( ) A.物体做匀速运动,其机械能一定守恒 B.物体所受合力不为0,其机械能一定不守恒 C.物体所受合力做功不为0,其机械能一定不守恒 D.物体沿竖直方向向下做加速度为5 m/s2的匀加速运动,其机械能减少,D,解析:物体做匀速运动其动能不变,但机械能可能变,如物
8、体匀速上升或下降,机械能会相应的增加或减少,选项A错误;物体仅受重力作用,只有重力做功时,物体的机械能守恒,选项B,C错误;物体沿竖直方向向下做加速度为5 m/s2的匀加速运动时,物体一定受到一个与运动方向相反的力的作用,此力对物体做负功,物体的机械能减少,故选项D正确.,要点二,机械能守恒定律的应用,【问题导学】 应用机械能守恒定律时一定要选取参考平面吗? 答案:不一定.选取参考平面的目的是确定物体或系统初、末状态的机械能,若从能量转化的角度利用机械能守恒定律列式求解,就不必要选取参考平面.,【要点归纳】 1.机械能守恒定律的几种表达式及其含义,2.机械能守恒定律和动能定理的比较,3.运用机
9、械能守恒定律的解题步骤,选取研究对象(物体或系统),明确研究对象的运动过程,受力情况,弄清各力做功情况,判断是否满足机械能守恒定律的条件,恰当选取参考平面,确定研究对象在运动过程中的起始状态和末状态的机械能,根据机械能守恒定律列方程求解,【典例2】如图所示,质量分别为3 kg和5 kg的物体A,B,用轻绳连接跨在一个定滑轮两侧,轻绳正好拉直,且A物体底面与地面接触,B物体距地面0.8 m,求:,(1)放开B物体,当B物体着地时A物体的速度大小;,思路点拨 (1)在B下落过程中,A与B的速率时刻相等. (2)在B下落过程中,A,B组成的系统机械能守恒. (3)当B落地后,A的机械能是守恒的.,答
10、案:(1)2 m/s,(2)B物体着地后A物体还能上升多高?(g取10 m/s2),答案:(2)0.2 m,思维总结 当研究对象为两个物体组成的系统时,机械能守恒定律表达式的灵活选取 (1)若A物体的机械能增加,B物体的机械能减少,可优先考虑用表达式EA=-EB来求解. (2)若两个物体的重力势能都在减小(或增加),动能都在增加(或减小),可优先考虑应用表达式Ek=-Ep来求解.,(教师备用) 例2-1:如图所示,轻弹簧一端与墙相连处于自然状态,质量为4 kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度运动并开始挤压弹簧,求:(1)弹簧的最大弹性势能;,答案:(1)50 J,(2)木块被弹回速度增大
11、到3 m/s时弹簧的弹性势能.,答案:(2)32 J,针对训练2-1(2018河南濮阳高一检测)如图所示,小球质量为m,大小不计,右边圆轨道半径为R,小球从h=3R处沿斜面滑下后,又沿圆轨道滑到最高点P处,不计任何摩擦.求:(1)小球通过P点的速度大小;,(2)小球通过圆轨道最低点时对轨道的压力.,答案:(2)7mg,方向竖直向下,随堂演练检测效果,1.如图所示,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B的过程中,下列说法正确的是( )A.重物的机械能守恒 B.重物的机械能增加 C.重
12、物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变 D.重物与弹簧组成的系统机械能守恒,D,解析:重物由A点下摆到B点的过程中,弹簧被拉长,弹簧的弹力对重物做了负功,所以重物的机械能减少,故选项A,B错误;此过程中,由于只有重力和弹簧的弹力做功,所以重物与弹簧组成的系统机械能守恒,即重物减少的重力势能,等于重物获得的动能与弹簧的弹性势能之和,故选项C错误,D正确.,2.质量为1 kg的物体从倾角为30、长2 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑,若选初始位置为零势能点,那么,当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分别是(g取10 m/s2)( ) A.0 J,-5 J B.0 J,-10 J C.10 J,5
13、J D.20 J,-10 J,A,3.(2018河南南阳高一检测)(多选)两个质量不同的小铁块A和B,分别从高度相同的都是光滑的斜面和圆弧面的顶点滑向底部,如图所示.如果它们的初速度都为0,则下列说法正确的是( ) A.下滑过程中重力所做的功相等 B.它们到达底部时动能相等 C.它们到达底部时速率相等 D.它们在最高点时的机械能和它们到达最低点时的机械能大小各自相等,CD,4.如图所示,一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径R=0.5 m,轨道在C处与水平地面相切,在C处放一小物块,给它一水平向左的初速度v0=5 m/s,结果它沿CBA运动,通过A点,最后落在水平地面上的D点,求C,D间的距离x.(重力加速度g取10 m/s2),答案:1 m,(教师参考) 课堂小结,点击进入 分层巩固提升能力,谢谢观赏！,
