2018-2019学年高中人教版物理必修二第七章+第8节机械能守恒定律+Word版含答案

第8节　机械能守恒定律 核心素养关键词 知识体系 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，动能与势能可以相互转化，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Ek1＋Ep1＝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．动能的改变等于合力做的功；重力势能的改变仅由重力做功决定；弹性势能的改变仅由弹簧弹力做功决定，与其他任何外力做功无关． 2．在只有重力做功的情况下，仅有动能与重力势能的相互转化；在只有弹力做功的情况下，仅有动能与弹性势能的相互转化． 二、机械能 1．定义：物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)统称为机械能． 2．说明 (1)因为动能和势能是状态量，所以机械能也是状态量． (2)机械能是标量，但有正负(因为重力势能有正负)． (3)机械能具有相对性．因为重力势能、弹性势能、动能都具有相对性．比较机械能时，必须先选取统一的参考系和参考平面． 三、机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变． / 一、合作探究找规律 考点一　动能、势能的相互转化 如图所示，过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下．(忽略轨道的阻力和其他阻力) / 1．过山车受哪些力作用？各做什么功？ 2．过山车下滑时，动能和势能怎么变化？两种能的和不变吗？ 答：1.忽略阻力，过山车受重力和轨道支持力作用．重力做正功，支持力不做功． 2．过山车下滑时，动能增加，重力势能减少．忽略阻力时，两种能的和保持不变． 考点二　机械能守恒定律 运动员抛出的铅球所受空气的阻力远小于其重力，请思考以下问题： / 1．铅球在空中运动过程中，能否视为机械能守恒？ 2．若铅球被抛出时速度大小一定，铅球落地时的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗？ 3．在求解铅球落地的速度大小时，可以考虑应用什么规律？ 答：1.由于阻力远小于重力，可以认为铅球在空中运动过程中，只有重力做功，机械能守恒． 2．根据机械能守恒定律，落地时速度的大小与运动员将铅球抛出的方向无关． 3．可以应用机械能守恒定律． 二、理解概念做判断 1．物体自由下落时，重力做正功，物体的动能和重力势能都增加．(×) 2．合外力做功为零，物体的机械能一定守恒．(×) 3．物体除受重力或弹力外，还存在其他力作用，但其他力不做功，只有重力弹力做功，物体的机械能一定守恒．(√) 4．不计空气阻力的抛体运动，机械能一定守恒．(√) 5．机械能是物体和地球所共有的，具有系统性．(√) / 要点1|机械能守恒定律 1．机械能守恒定律的推导 如果只有重力对物体做功，用Ek1和Ek2分别表示物体的初动能和末动能，用Ep1和Ep2分别表示物体的初势能与末势能，W表示重力所做的功，由动能定理有：W＝Ek2－Ek1. 根据重力做功等于重力势能增量的负值， 则有W＝－(Ep2－Ep1) 故有Ek2－Ek1＝－(Ep2－Ep1) 得到Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2， 可见，在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能可以相互转化，而总机械能保持不变． 同理可以证明，当只有弹簧弹力做功时，弹性势能与动能相互转化，总的机械能也保持不变． 2．机械能守恒定律的内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变． 3．表达式 表达方式 说明 注意点 Ep1＋Ek1＝ Ep2＋Ek2 初状态Ⅰ的机械能等于末状态Ⅱ的机械能 需选择一合适的参考系 ΔEk＝－ΔEp 系统减少的势能等于增加的动能 从初状态Ⅰ到末状态Ⅱ的过程中 ΔEa＝－ΔEb ... ...