动能与重力势能之间的相互转化课件

第八节第八节 机械能守恒定律机械能守恒定律动能：动能：物体由于运动具有的能物体由于运动具有的能势能：势能：重力势能：重力势能：地球上的物体具有跟它的高地球上的物体具有跟它的高度有关的能度有关的能弹性势能：弹性势能：物体因弹性形变而具有的能物体因弹性形变而具有的能Vh旧课复习旧课复习 动能：物体由于运动具有的能势能：动能：物体由于运动具有的能势能：Vh旧课复习旧课复习 1、机械能机械能：（1）定义：）定义：物体所具有的动能和势物体所具有的动能和势能统称机械能。能统称机械能。（2）表达式：）表达式：（3）单位：）单位：焦耳。焦耳。1J=1kgm2/s2，动，动能是标量。能是标量。1、机械能：、机械能：（1）定义：物体所具有的动能和势能统称机械能。）定义：物体所具有的动能和势能统称机械能。2、动能与重力势能之间的相互转化：、动能与重力势能之间的相互转化：演示一：竖直上抛的小球演示一：竖直上抛的小球（不计阻力，物体只受重力作用。重力做负功。）（不计阻力，物体只受重力作用。重力做负功。）速度减小，高度增加。即物体动能减速度减小，高度增加。即物体动能减小，重力势能增大。在最高点处，物体速小，重力势能增大。在最高点处，物体速度减小到零，而高度最大。即动能全部转度减小到零，而高度最大。即动能全部转化为重力势能化为重力势能下落过程：下落过程：上升过程：上升过程：重力做正功，重力势能转化为动能重力做正功，重力势能转化为动能 2、动能与重力势能之间的相互转化：演示一：竖直上抛的小球（、动能与重力势能之间的相互转化：演示一：竖直上抛的小球（演示二：单摆的摆动过程演示二：单摆的摆动过程受力分析：受力分析：AGT（不计阻力，物体受重力和绳子拉力作用。拉力不做（不计阻力，物体受重力和绳子拉力作用。拉力不做功，只有重力做功）功，只有重力做功）O势能最大势能最大动能为零动能为零动能最大动能最大势能最小势能最小A O：重力势能转化为动能重力势能转化为动能BO B：动能转化为重力势能动能转化为重力势能演示二：单摆的摆动过程受力分析：演示二：单摆的摆动过程受力分析：AGT（不计阻力，物体受重力（不计阻力，物体受重力【结论结论】【条件条件】在只有重力做功的情况下，物体的在只有重力做功的情况下，物体的动能动能和和重力势能重力势能可以相互转化可以相互转化。只受重力作用只受重力作用(或或 除重力外，其它除重力外，其它力不做功力不做功)【结论】【条件】【结论】【条件】在只有重力做功的在只有重力做功的BAC演示三：物体与弹簧的作用演示三：物体与弹簧的作用A图：动能最大，弹图：动能最大，弹 性势能为零。性势能为零。B图：动能为零，弹图：动能为零，弹 性势能最大。性势能最大。A B：物体动能：物体动能转化为弹性势能转化为弹性势能B C：物体弹性：物体弹性势能转化为动能势能转化为动能 3、动能与弹性势能之间的相互转化：、动能与弹性势能之间的相互转化：BAC演示三：物体与弹簧的作用演示三：物体与弹簧的作用A图：动能最大，弹图：动能最大，弹 B图：动图：动【结论结论】【条件条件】在只有弹力做功的情况下，物体的在只有弹力做功的情况下，物体的动能和弹性势能也可以相互转化。动能和弹性势能也可以相互转化。只有弹力做功只有弹力做功(或或 除弹力外，其它力除弹力外，其它力不做功不做功)在只有重力和弹力做功的情况下，在只有重力和弹力做功的情况下，物体的动能和势能可以相互转化。物体的动能和势能可以相互转化。【结论】【条件】【结论】【条件】在只有弹力做功的情在只有弹力做功的情小球在刚开始下落时小球在刚开始下落时:V0=0EK0=mv0212=0hEP0 =mgh机械能为机械能为:E0=EK0+EP0=mgh小球下落的高度为小球下落的高度为h时时:V1由运动学知识可求得由运动学知识可求得V12=2ghEK1=mv1212=m 2gh=mgh12EP1=0机械能为机械能为:E1=EK1+EP1=mghE0与与E1的关系：的关系：E0=E1小球在刚开始下落时小球在刚开始下落时:V0=0EK0=mv021=三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律 如果没有摩擦力和介质阻力，物体只发如果没有摩擦力和介质阻力，物体只发生动能和势能的相互转化时，机械能的总量生动能和势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。保持不变。条件：只有重力和弹簧的弹力做功。条件：只有重力和弹簧的弹力做功。(只发生动能和势能间的相互转化只发生动能和势能间的相互转化)表达式：表达式：1、EK1+EP1=EK2+EP2任意状态下，动能任意状态下，动能和势能总和相等和势能总和相等2、EP1 EP2=EK2 EK1 转化过程中，势能的转化过程中，势能的减少等于动能的增加减少等于动能的增加三、机械能守恒定律条件：只有重力和弹簧的弹力做功。表达式：任三、机械能守恒定律条件：只有重力和弹簧的弹力做功。表达式：任VAV1不计空气阻力不计空气阻力不计摩擦阻力不计摩擦阻力机械能守恒机械能守恒VAV1 不计空气阻力不计摩擦阻力机械能守恒不计空气阻力不计摩擦阻力机械能守恒【例题例题1】小球沿光滑斜面下滑，求到达底小球沿光滑斜面下滑，求到达底面时的速度。斜面高面时的速度。斜面高h=0.5m，长，长S=1m。hS【分析分析】受力情况：重力与弹力。受力情况：重力与弹力。GT弹力不做功，只有重力做功弹力不做功，只有重力做功机械能守恒机械能守恒则有：则有：EK1+EP1=EK2+EP2 mv1212mgh=解得解得V=2gh=2x9.8x0.5即即m/s=3.13m/s【例题【例题1】小球沿光滑斜面下滑，求到达底面时的速度。斜面高】小球沿光滑斜面下滑，求到达底面时的速度。斜面高hhGT【例题例题2】如图，将斜面改为圆形曲面如图，将斜面改为圆形曲面【分析分析】小球仍受重力与弹力作用，且在小球仍受重力与弹力作用，且在任意位置，弹力均与曲面切线垂直，任意位置，弹力均与曲面切线垂直，所以弹力不作所以弹力不作功，只有重力功，只有重力做功，机械能做功，机械能守恒。守恒。同样有：同样有：mv1212=mghhGT【例题【例题2】如图，将斜面改为圆形曲面【分析】小球仍受重力】如图，将斜面改为圆形曲面【分析】小球仍受重力 即：重力做功与路即：重力做功与路径无关，只与始末径无关，只与始末位置有关位置有关 应用机械能守恒定律只考虑过程的应用机械能守恒定律只考虑过程的始末状态始末状态，而不考虑两状态之间的运动，而不考虑两状态之间的运动过程，可简化研究过程。过程，可简化研究过程。hA B C D 小球到达小球到达A、B、C、D时速度大小一样。时速度大小一样。即：重力做功与路径无关，只与始末位置有关即：重力做功与路径无关，只与始末位置有关 【课堂练习课堂练习】要使一个球着地后回跳的高度比要使一个球着地后回跳的高度比抛出点高抛出点高5.0m，必须以多大速度将它竖直抛下，必须以多大速度将它竖直抛下？（不计空气阻力和球落地时的能量损失）？（不计空气阻力和球落地时的能量损失）【分析分析】依题意，球在运动过程中机械能守恒。依题意，球在运动过程中机械能守恒。设物体质量为设物体质量为m，原来高度为，原来高度为h1，速度为，速度为v，回，回跳的高度为跳的高度为h2，由机械能守恒定律可得，由机械能守恒定律可得 mv12+mgh112=mgh2mv12 12=mg(h2-h1)解得：解得：v=2g(h2-h1)由题意由题意h2-h1=5.0m，代入上式得，代入上式得v=29.85.0m/s=9.9m/s【课堂练习】要使一个球着地后回跳的高度比抛出点高【课堂练习】要使一个球着地后回跳的高度比抛出点高5.0m，必，必一、机械能：物体所具有的动能和势能总和一、机械能：物体所具有的动能和势能总和二、在二、在只有重力和弹力做功只有重力和弹力做功的情况下，的情况下，物体的动物体的动能和势能可以相互转化。能和势能可以相互转化。三、机械能守恒定律三、机械能守恒定律 如果没有磨擦和介质阻力，物体只发生动能如果没有磨擦和介质阻力，物体只发生动能和势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。和势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。【小结小结】条件：只有重力和弹簧的弹力做功。条件：只有重力和弹簧的弹力做功。(只发生动能和势能间的相互转化只发生动能和势能间的相互转化)一、机械能：物体所具有的动能和势能总和二、在只有重力和弹力做一、机械能：物体所具有的动能和势能总和二、在只有重力和弹力做 C、重力做功与路径无关，只与、重力做功与路径无关，只与始末位置始末位置有关有关D、应用机械能守恒定律只考虑过程的始末状、应用机械能守恒定律只考虑过程的始末状态，而不考虑两状态之间的运动过程，可简化态，而不考虑两状态之间的运动过程，可简化研究过程。研究过程。B、EP1 EP2=EK2 EK1 转化过程中，势能的减少等于动能的增加转化过程中，势能的减少等于动能的增加2、表达式：、表达式：A、EK1+EP1=EK2+EP2 C、重力做功与路径无关，只与始末位置有关、重力做功与路径无关，只与始末位置有关D、应用机械能守、应用机械能守【课堂作业课堂作业】“课本课本”P78L1、2【课堂作业】【课堂作业】“课本课本”P78L1、2【今日作业今日作业】“课本课本”P78L3、4【今日作业】【今日作业】“课本课本”P78L3、4