山东省2018_2019学年高中物理第七章机械能守恒定律第8节机械能守恒定律讲义（含解析）新人教版

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1、第8节机械能守恒定律1．动能和势能统称为机械能，即E＝Ek＋Ep。2．在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变，这叫做机械能守恒定律。3．机械能守恒定律的表达式为：Ekl＋Epl＝Ek2＋Ep2或ΔEk＝－ΔEp。4．在只有重力做功时，重力势能与动能相互转化，二者之和保持不变；在只有系统内的弹力做功时，弹性势能和动能相互转化，二者之和保持不变。5．机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功。一、动能与势能的相互转化1．动能与重力势能间的转化只有重力做功时，若重力做正功

2、，则重力势能转化为动能；若重力做负功，则动能转化为重力势能。2．动能与弹性势能间的转化只有弹力做功时，若弹力做正功，则弹性势能转化为动能；若弹力做负功，则动能转化为弹性势能。3．机械能动能和势能(包括重力势能和弹性势能)统称为机械能，即E＝Ek＋Ep。二、机械能守恒定律1．推导物体自由下落过程中经过A、B两位置，如图所示。2．内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。3．守恒条件物体系统内只有重力或弹力做功。4．常用表达式(1)Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2

3、。(2)Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2，即ΔEk＝－ΔEp。(3)ΔEA＝－ΔEB。1．自主思考——判一判(1)通过重力做功，动能和重力势能可以相互转换。(√)(2)物体的机械能一定是正值。(×)(3)合力为零，物体的机械能一定守恒。(×)(4)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(×)(5)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(√)2．合作探究——议一议(1)毛泽东的诗词中曾写到“一代天骄成吉思汗，只识弯弓射大雕”。试分析成吉思汗在弯弓射雕过程中，涉及机械能中哪些能量之间的转化？提示：箭被射出过程

4、中，弹性势能转化为箭的动能；箭上升过程中，动能转化为重力势能，下落过程中，重力势能又转化为动能。(2)用细绳把铁锁吊在高处，并把铁锁拉到鼻子尖前释放，保持头的位置不动，铁锁摆回来时，会打到鼻子吗？试试看，并解释原因。提示：不会打到鼻子。联想伽利略的理想斜面实验，若没有阻力，铁锁刚好能回到初位置，遵循机械能守恒定律。若存在阻力，机械能损失，铁锁速度为零时的高度低于开始下落时的高度，铁锁一定不能到达鼻子的位置。机械能守恒的判断1．对机械能守恒条件的理解(1)从能量转化的角度看，系统内只有动能和势能相互转

5、化，而没有其他形式能量(如内能)的转化，并且系统与外界没有任何能量转化，则系统的机械能守恒。(2)从做功的角度看，只有重力和系统内的弹力做功，具体表现如下：①只受重力作用，例如所有做抛体运动的物体机械能守恒。②系统内只有重力和弹力作用，如图甲、乙、丙所示。图甲中，小球在摆动过程中线的拉力不做功，如不计空气阻力则只有重力做功，小球的机械能守恒。图乙中，各接触面光滑，A自B上端自由下滑的过程中，只有重力和A、B间的弹力做功，A、B组成的系统机械能守恒。但对A来说，B对A的弹力做负功，这个力对A来说是外力

6、，A的机械能不守恒。图丙中，不计空气阻力，球在下落过程中，只有重力和弹力做功，球与弹簧组成的系统机械能守恒。但对球来说，机械能不守恒，这一点需要特别注意。2．判断机械能守恒的方法(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)⇒⇒1．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。在四个图所示的运动

7、过程中机械能守恒的是(　　)解析：选C　根据力的做功情况来判断机械能守恒的条件是只有重力(弹力)做功。在图A、B中木块受三个力作用，即重力、支持力和外力F，因外力F做功，故机械能不守恒。图D中因有摩擦力做功，机械能亦不可能守恒。只有图C中除重力做功外，其他力不做功，故机械能守恒。2．物体在平衡力作用下，下列说法正确的是(　　)A．物体的机械能一定不变B．物体的机械能一定增加C．物体的机械能一定减少D．以上说法都不对解析：选D　物体在平衡力的作用下，保持静止状态或匀速直线运动状态。如果保持静止状态，机

8、械能不变。如果保持匀速直线运动状态，就有多种情况：当物体在水平面上做匀速直线运动时，物体的高度和速度都不变，那么它的动能和势能也不变，所以机械能不变；当物体向上做匀速直线运动时，虽然速度不变，动能不变，但物体的位置升高，势能增加，所以机械能增加；当物体向下做匀速直线运动时，虽然速度不变，动能不变，但物体高度降低，势能减小，所以机械能减小。一对平衡力做功之和为零，物体动能不变，所以物体在平衡力作用下只能保证速度不变，不能保证高度不变，机械能可能增加，可能减少，也可能不变