第七章機械能守恒定律第8節機械能守恒定律學習目標重點難點1.掌握什么是機械能，理解物體動能和勢能的相互轉化．2．理解機械能守恒定律，能在具體問題中判定機械能是否守恒．3．能用機械能守恒定律分析生活和生產中的有關問題.1.機械能是否守恒的判斷及機械能守恒定律的應用是本節的重點．2．機械能守恒定律的靈活應用是本節的難點.一、動能與勢能的相互轉化1．動能與勢能的相互轉化(1)轉化條件：只有_______或________做功．(2)轉化特點：做正功時，_______向________轉化；做負功時，________向________轉化．(3)重力勢能、彈性勢能和動能統稱為__________．重力

彈力

勢能

動能

動能

勢能

機械能

2．思考：利用橡皮代替小球，動手做一做教材上的“演示”實驗．①小球(橡皮)的受力情況如何？②各力做功情況如何？小球(橡皮)的動能和勢能如何變化？③這個實驗說明了什么問題？提示：①小球在擺動過程中受重力和線的拉力作用．②拉力和速度方向總是保持垂直，對小球不做功，只有重力對小球做功．小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷相互轉化．③在擺動過程中，小球總能回到原來的高度，可見，重力勢能和動能的總和不變．二、機械能守恒定律閱讀教材“機械能守恒定律”部分，回答下列問題．1．動能和勢能的相互轉化是否存在某種定量的關系呢？上述各運動過程中，物體的機械能是否變化呢？(1)質量為m的物體自由下落過程中，經過高度h1處速度為v1，下落至高度h2處速度為v2，不計空氣阻力，分析由h1下落到h2過程中機械能的變化．(2)如圖甲所示，物體沿光滑曲面滑下，途經A、B兩點．物體在A、B兩點的機械能有何關系？2．歸納：機械能守恒定律(1)內容：在只有重力或彈力做功的物體系統內，動能與勢能可以__________，而總的機械能__________．(2)守恒定律表達式①Ek2－Ek1＝____________，即ΔEk＝________②Ek2＋Ep2＝__________③E2＝__________(3)守恒條件：只有____________做功．互相轉化

保持不變

Ep1－Ep2

－ΔEp

Ek1＋Ep2

E1

重力或彈力

3．思考：在以下兩種條件下機械能是否守恒？①只受重力．②只有重力做功．并說明兩種條件含義是否相同．提示：兩種條件下機械能均守恒，但兩種條件的含義不同．只有重力做功時物體可能只受重力，也可能還受其他力，但其他力都不做功，或其他力做功的代數和為0．探究一機械能是否守恒的判定1．機械能守恒的條件是______________________．2．一個物體所受合外力為零，或者合外力不為零，但合外力做功為零，其機械能守恒嗎？提示：不一定守恒．機械能守恒的條件不是合外力等于零，更不是合外力做的功等于零．例如，水平飛來的子彈打入靜止在光滑水平面上的木塊內的過程中，對于子彈和木塊組成的系統，合外力的功及合外力都是零，但系統在克服內部阻力做功，將部分機械能轉化為內能，機械能減少．只有重力或彈力做功

下列關于機械能是否守恒的敘述，正確的是(

)A．做勻速直線運動的物體機械能一定守恒B．做變速運動的物體機械能可能守恒C．外力對物體做功為零時，機械能一定守恒D．若只有重力對物體做功，物體的機械能也可能不守恒解析：做勻速直線運動的物體機械能不一定守恒，比如降落傘勻速下降，機械能減小，故選項A錯誤．做變速直線運動的物體機械能可能守恒，比如自由落體運動，故選項B正確．機械能守恒的條件是只有重力或彈力做功，或者除重力和彈力外其他力對物體做功為零時，故選項C、D錯誤．答案：B【題后總結】機械能守恒的判斷方法(1)做功條件分析法，分三種情況：①物體只受重力(或系統內的彈力)作用；②物體同時受重力和其他力，但其他力不做功；③有系統的內力做功，但是內力做功的代數和為零．(2)能量轉化分析法：若物體只有動能、重力勢能及彈性勢能間相互轉化，或系統內只有物體間的機械能相互轉移，則機械能守恒．(3)定義判斷法：如物體沿水平方向勻速運動時，動能和勢能之和不變，則機械能守恒；物體沿豎直方向或沿斜面勻速運動時，動能不變，勢能變化，機械能不守恒．1．關于機械能守恒，下列說法中正確的是(

)A．物體做勻速運動，其機械能一定守恒B．物體所受合力不為零，其機械能一定不守恒C．物體所受合力做功不為零，其機械能一定不守恒D．物體沿豎直方向向下做加速度為5m/s2的勻加速運動，其機械能減少解析：物體做勻速運動其動能不變，但機械能可能變，如物體勻速上升或下降，機械能會相應的增加或減少，選項A錯誤；物體僅受重力作用，只有重力做功，或受其他力但其他力不做功或做功的代數和為零時，物體的機械能守恒，選項B、C錯誤；物體沿豎直方向向下做加速度為5m/s2的勻加速運動時，物體一定受到一個與運動方向相反的力的作用，此力對物體做負功，物體的機械能減少，故選項D正確．答案：D探究二機械能守恒定律的應用

如圖所示，質量m＝50kg的跳水運動員從距水面高h＝10m的跳臺上以v0＝5m/s的速度斜向上起跳，最終落入水中．若忽略運動員的身高，不計空氣阻力，g取10m/s2，求：(1)運動員在跳臺上時具有的重力勢能(以水面為參考平面)；(2)運動員起跳時的動能；(3)運動員入水時的速度大小．答案：(1)5000J

(2)625J

(3)15m/s【題后總結】應用機械能守恒定律解題的基本思路(1)選取研究對象——物體或系統．(2)根據研究對象所經歷的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒．(3)恰當地選取零勢能面，確定研究對象初、末狀態的機械能．(4)根據機械能守恒定律列方程進行求解．2．(多選)如圖所示，在地面上以速度v0拋出一質量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上．若以地面為零勢能參考平面，且不計空氣阻力，則下列說法正確的是(

)答案：BCD一、機械能守恒的條件1．對機械能守恒條件的理解(1)物體只受重力，只發生動能和重力勢能的相互轉化，如自由落體運動、拋體運動等．(2)只有彈力做功，只發生動能和彈性勢能的相互轉化．如在光滑水平面上運動的物體碰到一個彈簧，和彈簧相互作用的過程中，對物體和彈簧組成的系統來說，機械能守恒．(3)物體既受重力，又受彈力，重力和彈力都做功，發生動能、彈性勢能、重力勢能的相互轉化，如自由下落的物體落到豎直的彈簧上和彈簧相互作用的過程中，對物體和彈簧組成的系統來說，機械能守恒．(4)除受重力或彈力外，還受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代數和為零．如物體在沿斜面的拉力F的作用下沿斜面向下運動，若拉力的大小與摩擦力的大小相等，則在此運動過程中，其機械能守恒．二、機械能守恒定律的表達式1．守恒觀點初態機械能等于末態機械能，即Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2．2．