八年级物理机械能守恒定律

chendong200510163.com 机 械 能1、定义：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。机械能包括动能、重力势能、弹性势能。2、表达式： 小钢球实验中，小球的受力情况如何？ 受重力G和绳的拉力F作用 各个力的做功情况如何？ 拉力和速度方向总垂直，对小球不 做功；只有重力对小球能做功。 这个小实验说明了什么？ 小球在摆动过程中重力势能和动能 在不断转化。在摆动过程中，小球总 能回到原来的高度。可见，重力势能 和动能的总和保持不变。即机械能保 持不变。演示实验GFv小球的受力情况如何？ 重力G、支持力F1、弹力F 各个力的做功情况如何？ G和F1不做功，F做功 这个小实验说明了什么？ 小球在往复运动过程中弹性势 能和动能在不断转化。小球在往 复运动过程中总能回到原来的位 置，可见，弹性势能和动能的总 和应该保持不变。即机械能保持 不变。 演示实验A O BGF1F一、动能与势能的相互转化1、动能和重力势能可以相互转化 2、动能和弹性势能可以相互转化通过重力或弹簧弹力做功，机械能可以 从一种形式转化成另一种形式。质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A点时速 度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计空气阻力，取地 面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能 ，并找到这两个机械能之间的数量关系。根据动能定理，有重力做功与重力势能的关系可知：由以上两式可以得到：h1v1v2mh2ABA点B点即即在只有重力做功的物体系内，动能和 重力势能可以相互转化，而机械能的总量 保持不变。同样可以证明：在只有弹簧弹力做功的物体系内，动 能与势能可以相互转化，而物体机械能的 总量也保持不变。由此可见：1、机械能守恒定律：表达式:在只有重力或弹力做功在只有重力或弹力做功的物体系统内，的物体系统内， 动能与势能可以互相转化，而总的机械能保动能与势能可以互相转化，而总的机械能保 持不变。持不变。内容:或（动能的增加等于势能的减少）或守恒和相等的区别：1.守恒：如果某一个物理量在某个过程中 始终保持不变，那么我们就说这个物理量在 此过程中守恒.2.相等：如果一个物理量在两点的值一样， 那么我们就说这个物理量在这两点相等.2机械能守恒定律成立的条件：只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）A、从做功角度分析B、从能量转化角度分析 只有系统内动能和势能相互转化，无其 它形式能量之间（如内能）转化。 只有重力或弹力做功.【例】【例】把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为 .小球运动到最低位置时的速度是多大？ 分析 拉力和速度方向总垂 直，对小球不做功； 所以这个过程中只有 重力对小球能做功， 机械能守恒。 OOlABGFv【例】【例】把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l ,最大偏角为 .小球运动到最低位置时的速度是多大？ 解选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。小球在最低点O时为末状态： 末状态的动能： Ek2=1/2mv2 重力势能： Ep2=0 末状态的机械能为： Ek2+Ep2=1/2mv2 根据机械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即 1/2mv2= mgl ( 1- cos)所以 v = OOlAB小球在最高点A时为初状态： 初状态的动能： Ek1=0 初状态的重力势能： Ep1=mg(l-lcos） 初状态的机械能： Ek1+Ep1=mg(l-lcos) 一、机械能：物体的动能和势能之和称为物体 的机械能。 二、物体的动能和势能可以相互转化。 三、机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能 可以相互转化，而总的机械能保持不变。 1、守恒条件：a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功为零）b、只发生动能和势能间的相互转化。2、表达式： E= E2 或 EK+EP= EK2+EP2 或 Ek= Ep（动能的增加等于势能的减少）四、机械能守恒定律的应用课 堂 训 练1、关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列说法中正确的是 （ ） A、做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒 B、做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒 C、外力对物体所做的功等于0时，机械能一定守恒 D、物体若只有重力做功，机械能一定守恒 D2、如图所示，下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上 运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗 糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示 ，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在 这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（ ）C解析：机械能守恒的条件是：物体只受重力或弹力的作用 ，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和 势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件 分析，ABD三项均错。3、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若 空气阻力忽略，g10m/s2则：物体上升的最大高 度是多少？上升过程在何处重力势能和运动相等？【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒 以地面为参考点，则：在最高点动能为零，故：由E1=E2得：v0h最高点3、以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，若 空气阻力忽略，g10m/s2则：物体上升的最大高 度是多少？上升过程在何处重力势能和动能相等？v0h【解析】物体在空气中只有重力做功，故机械能守恒 初状态设在地面，则：终态设在h1高处，故：因机械能守恒：E1=E2最高点h1v1 Ep=Ek4、长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且 使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从 静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时 的速度大小为多大？ 【解析】：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。 设整根链条质量为m，则单位 长度质量为mL,设桌面重力势能为零。 初状态： 末状态：由机械能守恒定律得：EK1+EP1= EK2+EP2 即：解得 初末知识回顾1、动能：物体由于运动而具有的能。2、重力势能：地球上的物体具有的跟它的高度有关的能。3、弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间， 由于有弹力的相互作用而具有的势能。4、动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。5、重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于物体 重力势能的减少量。机械能守恒定律解题的一般步骤(1)根据题意，选取研究对象(物体或系统)及研究的过程。 (2)对研究对象进行受力分析，弄清各力在研究过程中的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。 (3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程中的初始状态和末状态的机械能(包括动能和势能)。 (4)根据机械能守恒定律列方程，进行求解。