【课件】机械能守恒定律的应用+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

1、第第八八章章 机机械械能能守守恒恒定定律律人人 教教 版版（2 0 1 9）高高 中中 物物 理理 必必 修修 第第 二二 册册1.内容：内容：在只有在只有重力重力或或弹力弹力做功的物体系统做功的物体系统内内,动能动能和势能可以互相转化和势能可以互相转化，而，而总总的机械能保持的机械能保持不变不变。机械能守恒定律机械能守恒定律2.适用对象适用对象：单个：单个质点、多个物体组成的系统质点、多个物体组成的系统强调：强调：“守恒守恒”的含的含义义变中之不变。变中之不变。不单是初、末两个状态的不单是初、末两个状态的机械能相等，而是指系统的机械能在某一过程中的任一时刻都相等！机械能相等，而是指系统的机械能在某一过程中的任一时刻都相等！机械能机械能“守恒守恒”一定有机械能一定有机械能“不变不变”，但是机械能，但是机械能“不变不变”不一不一定定“守恒守恒”。（1）EK2+EP2=EK1+EP1 即即E2=E13、表达式：表达式：守恒观点守恒观点（必须先选（必须先选0 0势能面）势能面）转化观点转化观点转移观点转移观点（2 2）E Ek k=-=-E Ep p或或 EEk k增增EEp p减减（3 3

2、）E EA A=-=-E EB B或或 EEA A增增EEB B减减意意意意义：初末状态机械能相等义：初末状态机械能相等义：初末状态机械能相等义：初末状态机械能相等意义：系统势能的减小量（增加量）等于动能的增加量（减小量）意义：系统势能的减小量（增加量）等于动能的增加量（减小量）意义：系统势能的减小量（增加量）等于动能的增加量（减小量）意义：系统势能的减小量（增加量）等于动能的增加量（减小量）意义：系统只有意义：系统只有意义：系统只有意义：系统只有A A、B B两物体（部分）时，两物体（部分）时，两物体（部分）时，两物体（部分）时，A A增加（减少）的机械能等于增加（减少）的机械能等于增加（减少）的机械能等于增加（减少）的机械能等于B B减少减少减少减少（增加）的机械能。（增加）的机械能。（增加）的机械能。（增加）的机械能。（4）E=0 意义：系统机械能变化量为意义：系统机械能变化量为意义：系统机械能变化量为意义：系统机械能变化量为0 04.守恒的判断方法(1)做功分析法(常用于单个物体)(2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统)三、机械能守恒定律新课讲授1.选取研究对象（选取研究对

3、象（物体或系统物体或系统）和研究过程；）和研究过程；应用机械能守恒定律解题的一般应用机械能守恒定律解题的一般步骤步骤:2.判断机械能是否守恒（判断机械能是否守恒（是否只有重力或弹簧弹力做功是否只有重力或弹簧弹力做功）；3.确定研究对象初、末状态的机械能确定研究对象初、末状态的机械能(恰当选取参考平面恰当选取参考平面)；4.根据机械能守恒定律根据机械能守恒定律列方程求解。列方程求解。应用机械能守恒定律解题，应用机械能守恒定律解题，只需只需考虑过程的考虑过程的初、末初、末状态，状态，不必不必考虑两个状态间过程的细节，这是它的优点考虑两个状态间过程的细节，这是它的优点。对比项目对比项目机械能守恒定律机械能守恒定律动能定理动能定理不同点不同点需要判断是否满足守恒需要判断是否满足守恒条件，需要确定零势能条件，需要确定零势能面面不需要选参考面，一般不需要选参考面，一般不考虑适用条件不考虑适用条件相同点相同点只需考虑初、末状态，不用考虑中间过程只需考虑初、末状态，不用考虑中间过程应用范围应用范围能用机械能守恒定律解决的问题一般都能用动能定能用机械能守恒定律解决的问题一般都能用动能定理解决；能用动能定

4、理解决的问题不一定能用机械理解决；能用动能定理解决的问题不一定能用机械能守恒定律解决能守恒定律解决结论结论动能定理比机械能守恒定律应用更广泛，更普遍动能定理比机械能守恒定律应用更广泛，更普遍动能定理与机械能守恒定律的区别动能定理与机械能守恒定律的区别1、能用机械能守恒定律的，都能用动能定理；能用动能定理的，能用机械能守恒定律的，都能用动能定理；能用动能定理的，不一定能用机械能守恒定律，因为有的不符合守恒条件。不一定能用机械能守恒定律，因为有的不符合守恒条件。2、机械能守恒定律只涉及能量，不涉及功，功隐含于能量的转化机械能守恒定律只涉及能量，不涉及功，功隐含于能量的转化中；动能定理只涉及功和动能，其他能量隐含于功中。中；动能定理只涉及功和动能，其他能量隐含于功中。3、他们都是能量守恒的不同表现。他们都是能量守恒的不同表现。A课堂练习课堂练习C课堂练习课堂练习A课堂练习课堂练习B课堂练习课堂练习01单个物体的机械能守恒单个物体的机械能守恒第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律一、单个物体的机械能守恒一、单个物体的机械能守恒 判断一个物体的机械能是否守恒有两种方法：判断一个物体的机械能是

5、否守恒有两种方法：（1 1）物体在运动过程中只有重力做功，物体的机械能守恒。）物体在运动过程中只有重力做功，物体的机械能守恒。（2 2）动能与重力势能变化量的绝对值相等。）动能与重力势能变化量的绝对值相等。机械能守恒定律的应用机械能守恒定律的应用解题方法：解题方法：一般选取物体运动的最低点作为重力势能的零势参考点，把物体一般选取物体运动的最低点作为重力势能的零势参考点，把物体运动开始时的机械能和物体运动结束时的机械能分别写出来，并使之运动开始时的机械能和物体运动结束时的机械能分别写出来，并使之相等。相等。注意点：在固定的光滑圆弧类和悬点定的摆动类两种题目中，常注意点：在固定的光滑圆弧类和悬点定的摆动类两种题目中，常和向心力的公式结合使用。这在计算中是要特别注意的。和向心力的公式结合使用。这在计算中是要特别注意的。【例题】把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为l，最大偏角为。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大小是多少？解：拉力F不做功，只有重力G做功，小球机械能守恒。以最低点为参考平面。OBAl新课讲授GFT解:AB,机械能守恒，以地面为参考平面，【例例例例1 1 1

6、 1】如如图，物体从图，物体从A点沿固定在地面的半圆形碗内下滑，碗半径为点沿固定在地面的半圆形碗内下滑，碗半径为R，碗内面光，碗内面光滑，物体滑到滑，物体滑到B点时的速度是多少？点时的速度是多少？(BO与水平方向成与水平方向成30o夹角夹角)B30oOAB,动能定理【例例2 2】如如图所示，质量为图所示，质量为m m的物体以某一初速的物体以某一初速v v0 0从从A A点向下沿光滑的轨道运动，点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过最低点不计空气阻力，若物体通过最低点B B的速度为的速度为 ，求：，求：(1)(1)物体在物体在A A点时的速度；点时的速度；(2)(2)物体离开物体离开C C点后还能上升多高点后还能上升多高AB，机械能守恒，机械能守恒B最高点，机械能守恒最高点，机械能守恒解：以解：以B点所在平面为参考平面点所在平面为参考平面02系统的机械能守恒系统的机械能守恒第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律（1 1）轻绳连体类）轻绳连体类 这这一类题目，系统除重力以外的其它力对系统不做功，系统内部一类题目，系统除重力以外的其它力对系统不做功，系统内部的相互作用力是轻绳的

7、拉力，而拉力只是使系统内部的机械能在相互的相互作用力是轻绳的拉力，而拉力只是使系统内部的机械能在相互作用的两个物体之间进行等量的转换，并没有其它形式的能参与机械作用的两个物体之间进行等量的转换，并没有其它形式的能参与机械能的转换，所以系统的机械能守恒。能的转换，所以系统的机械能守恒。【例例1】如如图所示，质量为图所示，质量为m m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边光滑的定滑轮与质量为过桌边光滑的定滑轮与质量为MM的砝码相连，已知的砝码相连，已知M=2mM=2m，让绳拉直后，让绳拉直后使砝码从静止开始下降使砝码从静止开始下降h h的距离时砝码未落地，木块仍在桌面上，这时的距离时砝码未落地，木块仍在桌面上，这时砝码的速度是多少？砝码的速度是多少？【例【例2】如如图所示，一轻绳跨过定滑轮悬挂质量为图所示，一轻绳跨过定滑轮悬挂质量为mA、mB的的A、B两物块，滑两物块，滑轮的质量以及所有摩擦不计，已知轮的质量以及所有摩擦不计，已知mBmA初始时两物块均静止，在两物块运动初始时两物块均静止，在两物块运动过程中，下列说法中正确的过程中，下列说法中正确的是

8、（是（）A、B减少的重力势能等于减少的重力势能等于A增加的重力势能增加的重力势能B、B的机械能守恒的机械能守恒C、系统的机械能守恒，但两物体各自的机械能都在变化、系统的机械能守恒，但两物体各自的机械能都在变化D、B机械能的减少等于机械能的减少等于A机械能的增加机械能的增加D、既然系统的机械能守恒，所以、既然系统的机械能守恒，所以B机械能的减少等于机械能的减少等于A机械能的增加机械能的增加m mA Ag gF Fm mB Bg gF FCDA、由于运动的高度相同，而质量不同，据、由于运动的高度相同，而质量不同，据EP=mgh,B减少的减少的重力势能大于重力势能大于A增加的重力势能增加的重力势能B、B下降时拉力做负功，下降时拉力做负功，B的机械能守恒在减少的机械能守恒在减少C、AB组成的系统与外界无能量交换，所以系统的机械能守恒；组成的系统与外界无能量交换，所以系统的机械能守恒；A的动的动能势能都在增加，机械能增加，所以两物体各自的机械能都在变化能势能都在增加，机械能增加，所以两物体各自的机械能都在变化【例例3】如图所示，物体如图所示，物体A和和B系在跨过定滑轮的细绳两端，物体系在跨过定滑

9、轮的细绳两端，物体A的质量的质量mA1.5 kg，物体，物体B的质量的质量mB1 kg.开始时把开始时把A托起来，使托起来，使B刚好与地面接刚好与地面接触，此时物体触，此时物体A离地面高度为离地面高度为h1 m，放手让，放手让A从静止开始下落，从静止开始下落，g取取10 m/s2，求：，求：(1)当当A着地时，着地时，A的速度多大？的速度多大？(2)物体物体A落地后，落地后，B还能上升多高？还能上升多高？(2)A落地后，B以2 m/s的初速度竖直向上运动，它还能上升的最大高度为H，由机械能守恒得mBgHmBv2/2解得H0.2 m【例例4】如如图，倾角为图，倾角为 的光滑斜面上有一质量为的光滑斜面上有一质量为M M的物体，通过一根的物体，通过一根跨过定滑轮的细绳与质量为跨过定滑轮的细绳与质量为m m的物体相连，开始时两物体均处于静止的物体相连，开始时两物体均处于静止状态，且状态，且m m离地面的高度为离地面的高度为h h，求它们开始运动后，求它们开始运动后m m着地时的速度？着地时的速度？解：在解：在能量转化中，能量转化中，m m的重力势能减小，动能增加，的重力势能减小，动能增加，M

10、M的重力势能和动能的重力势能和动能都增加都增加，机，机械能的减少量等于增加械能的减少量等于增加量量可得可得 需要提醒的是，这一类的题目往往需要利需要提醒的是，这一类的题目往往需要利用绳用绳连物体的速度关系来连物体的速度关系来确定两个物体的速度关系确定两个物体的速度关系【例例5 5】一固定的三角形木块，其斜面的倾角一固定的三角形木块，其斜面的倾角=30，另一边与地面垂，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和和B连接，连接，A的质量为的质量为4m，B的质量为的质量为m。开始时将。开始时将B按在地面上不动，按在地面上不动，然后放开手，让然后放开手，让A沿斜面下滑而沿斜面下滑而B上升。物块上升。物块A与斜面间无摩擦。设当与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑沿斜面下滑S距离后，细线突然断了。求物块距离后，细线突然断了。求物块B上升的最大高度上升的最大高度H。30ABSSvhv 解：该题解：该题A、B组成的系统只有它们的重力做功，故系统机械能守恒。组成的系统只有它们的重力做功，故系统机械能守恒。设物块设物块

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