《物理人教版必修2：第七章8.机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理人教版必修2：第七章8.机械能守恒定律（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8机械能守恒定律,1动能与势能的相互转化： (1)机械能：_与势能(包括_势能和 _势,能)统称为机械能,动能,重力,弹性,(2) 动能与势能之间的相互转化是通过_ 或_ 做,功来实现的,重力,弹力,动能与重力势能间的转化：只有重力做功时，若重力做 正功，则_转化为_；若重力做负功，则_,转化为_,重力势能,动能,动能,重力势能,动能与弹性势能间的转化：被压缩的弹簧把物体弹出去， 射箭时绷紧的弦把箭弹出去，这些过程中弹力做 _功，,正,动能,_转化为_. 2机械能守恒定律：,弹性势能,(1)内容：在只有重力或弹力做功的系统内，物体的动能与 _可以相互转化，而总机械能保持不变 (2)表达式：Ek
2、1Ep1_，或EpEk0. (3)条件：在系统内，除重力或弹力做功外，其他外力不做 功,Ek2Ep2,势能,3下列物体中，机械能守恒的是(,),A做竖直上抛运动的物体,A,B被匀速吊起的集装箱 C一物体从斜面上匀速滑下 D在粗糙水平面上运动的物体 解析：做竖直上抛运动的物体仅受重力作用，故机械能守 恒；被匀速吊起的集装箱，除受重力外，还受到一个竖直向上、 大小等于重力的力作用，故机械能增加；物体从斜面匀速滑下， 表明物体还受到一个沿斜面向上的力，故机械能不守恒；在粗 糙水平面上运动的物体，所受摩擦力做负功，故机械能不守恒,4关于机械能，以下说法正确的是(,),D,A物体在平衡力作用下运动，其机
3、械能不变 B作用在物体上的合力不做功，物体的机械能一定守恒 C当作用在物体上的动力所做的功等于物体克服阻力所 做的功时，物体的机械能保持不变 D物体在运动过程中只有重力做功，受到的其他外力不 做功时，物体的机械能守恒 解析：在平衡力作用下运动的物体，其动能不变，但机械 能不一定守恒，如匀速上升的物体,知识点1,动能与势能的相互转化,蹦极是非常刺激的户外休闲活动，深受年轻人的喜爱如 图 781 所示，人在蹦极时可在空中享受几秒钟的“自由落 体”体验当人下落到一定高度时，橡皮绳被 拉开、绷紧、阻碍人体继续下落，当到达最低 点时橡皮绳再次弹起，人被拉起，随后，又落 下，这样反复多次直到静止为止，这就
4、是蹦极,的全过程,图781,讨论：,动能,重力势能,动能,弹性势能,(1)从能量转化的角度上看，人从最高点下落到绳恰好伸直 的过程中，_转化为_ (2)从绳恰好伸直到绳的弹力 F 等于人的重力 mg 的过程中， _转化为_和_ (3) 从绳的弹力 F 等于人的重力 mg 到最低点的过程中， _和_转化为_ (4)整个过程可看成_与_间的相互转化,重力势能,动能,弹性势能,重力势能,弹性势能,重力势能,1由动能定理可知，所有外力做功都会改变动能，即动能 的改变量等于合力做的功但重力势能的变化仅由重力做功决 定，重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功， 重力势能就增加多少弹性势能的变化
5、仅由弹力做功的多少决 定，与其他任何外力做功均无关,2在只有重力做功的情况下，仅有动能与重力势能相互转 化；在只有弹力做功的情况下，仅有动能和弹性势能相互转化,【例 1】将质量为 m 的物体以初速度 v010 m/s 竖直上抛， 忽略空气阻力，取 g10 m/s2，则： (1)物体上升的最大高度是多少？ (2)上升过程中，何处重力势能与动能相等？,【触类旁通】 1跳伞运动员从高空下落，在他张开伞经过一段时间后， 所受的空气阻力等于运动员和伞的总重力，则之后的运动过程,),中，运动员具有的机械能的变化情况是 ( A动能、势能和总机械能都不变,C,B重力势能减少，动能增加，总机械能不变 C重力势能
6、减少，动能不变，总机械能减少 D重力势能不变，动能为零，总机械能不变,知识点2,机械能守恒定律,如图 782 所示，一蹦极运动员站在 40 米以上高度(相 当于 10 层楼高)的吊车上，把一端固定的一根长长的弹性蹦极 绳绑在足关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去 讨论： 假设空气阻力可忽略，运动员可视为 质点，则在蹦极过程中，运动员、地球和 蹦极绳所组成的系统的机械能_,(填“守恒”或“不守恒”),守恒,图782,1判断机械能是否守恒：,(1)从能量特点看：系统只有动能和势能相互转化，无其他 形式能量(如内能)之间相互转化，则系统机械能守恒如果物 体间发生相互碰撞或相对运动时有摩擦作用
7、，则机械能一般不 守恒,(2)从机械能的定义看：若动能与势能之和不变，则机械能 守恒如果一个物体沿斜面匀速滑下，则动能不变，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,(3)从做功的特点看：只有重力和系统内的弹力做功，系统,机械能守恒具体表现在：,只受重力(或系统内的弹力)作用如：所有做抛体运动,的物体,还受其他力，但只有重力(或系统内的弹力)做功如图 7,83 甲所示,图 783,有系统的内力做功，但是做功代数和为零如图乙所示， A、B 间及 B 与地面之间均光滑，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
8、 或 B 的机械能均不守恒， 但对 A、B 组成的系统，其机械能守恒,2机械能守恒定律的运用：,(1)机械能守恒定律的三种表达式：,Ek1Ep1Ek2Ep2，即初状态的动能与势能之和等于末 状态的动能与势能之和，选用该表达式时，应恰当选取参考平 面,EkEp 或EpEk，即动能(或势能)的增加量等,于势能(或动能)的减少量,EAEB，即A物体机械能的增加量等于B物体机械,能的减少量 (2)解题步骤：,根据题意，先选取研究对象(物体或系统),明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情 况及各力的做功情况，判断是否满足机械能守恒的条件,选取恰当的表达式列方程求解,【例 2】(双选)如图 78
9、4 所示，下列关于机械能是否守,恒的判断正确的是(,),图 784 A甲图中，物体 A 将弹簧压缩的过程中，A 的机械能守恒 B乙图中，光滑斜面 A 置于光滑水平面，物体 B 沿 A 下 滑，B 的机械能守恒 C丙图中，不计任何阻力，A 加速下落，B 加速上升的过 程中，A、B 组成的系统机械能守恒,D丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的,机械能守恒,解析：甲图中，重力和弹力做功，物体 A 和弹簧组成的系 统机械能守恒，但物体 A 的机械能不守恒，A 错；乙图中，物 体 B 除受重力外，还受弹力，弹力对 B 做负功，机械能不守恒， 但从能量特点看，A、B 组成的系统机械能守恒，B 错
10、；丙图中， 绳子的张力对 A 做负功，对 B 做正功，代数和为零，A、B 组 成的系统机械能守恒，C 对；丁图中动能不变，势能不变，机 械能守恒，D 对,答案：CD,【触类旁通】,),2(双选)关于机械能是否守恒，下列叙述中正确的是( A做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒,B做匀变速运动的物体的机械能可能守恒,BD,C外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒 解析：匀速运动的物体动能不变，如果匀速下降，则重力 势能减少，机械能不守恒，A 错；自由落体运动的机械能守恒， B 对；外力对物体做功为零时，物体动能不变，机械能不一定 守恒，C 错；物体只有重力
11、做功，机械能一定守恒，D 对,【例3】如图 785 所示，一固定的楔形木块，其斜面 的倾角为30，斜面光滑，另一边与地面垂直，顶上有一个 定滑轮，一根柔软的不可伸长的细线跨过定滑轮，两端分别与 物块 A 和 B 连接，A 的质量为 4m，B 的质量为 m.开始时将 B 按在地面上不动，然后放开手，让 A 沿斜面下滑而 B 上升，物 块 A 与斜面间无摩擦求当 A 沿斜面下滑距离 s 时，A、B 的速 度大小为多少？,图 785,解：因软绳不可伸长，可知A 下滑了s，B 上升的距离也为 s，且A、B 的速度大小相等设其速度为v，把A、B 看做一个,系统，系统中仅有重力做功，机械能守恒,方法一：假
12、设地面为零势能面，未下滑时 A 沿斜面到底端,的距离为 l，有,【触类旁通】,3如图 786 所示，质量为 m 的木块放在光滑的水平 桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为 M 的砝码相连，让 绳拉直后使砝码从静止开始下降 h(h 小于桌面的高度)的距离， 木块仍在桌面上，则砝码的速度大小为多少？,图 786,系统机械能守恒问题,1对于相互作用的整体，在进行能量转化时，单独一个物 体的机械能一般不守恒，但系统的机械能守恒，可利用机械能 守恒定律对系统相关的量列方程求解,2对于绳索、链条、液体、长杆等这类研究对象，不能当 成质点处理时，正确确定其重心位置是解决此类问题的关键 一般情况下，先分段考
13、虑系统各部分的重力势能，然后再求和， 而参考平面的选取，以系统初、末状态的重力势能便于表达为 宜,【例 3】(双选)如图 787 所示，质量分别为 m 和 2m 的 两个小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，在杆的中点 O 处有一固 定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 B 球顺时针摆动到最,低位置的过程中(,),图 787,AB 球的重力势能减少，动能增加， B 球和地球组成的系统机械能守恒 BA 球的重力势能增加，动能也增加， A 球和地球组成的系统机械能不守恒 CA 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒 DA 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒,正解：B 球从水平位置下摆到最低点的过程
14、中，受重力和杆 的作用力，杆的作用力方向待定，下摆过程中重力势能减少，动 能增加，但不确定机械能是否守恒A 球在 B 球下摆的过程中， 重力势能增加，动能增加，机械能增加由于 A、B 系统只有重力 做功，系统机械能守恒，A 球机械能增加，B 球机械能一定减少， 所以 B、C 选项正确(杆施力的方向并不总沿杆的方向，本题中 就是如此杆对 A、B 球既有沿杆的法向力，也有与杆垂直的切向 力，所以杆对 A、B 球施的力都做功，A、B 球的机械能都不守恒),答案：BC,度的垂在桌边，如图788所示，松手后链条从静止开始沿,【触类旁通】,4长为 L 的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长,1 4,桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？,图 788,解：链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功，整根链 条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解设整根链条的 质量为 m，桌面处重力势能为零，链条滑至刚刚离开桌边时的 速度大小为 v，由机械能守恒定律得,
