第2课时 能量守恒定律 一、机械能守恒定律 1．机械能：物体的动能和势能之和。 图2-3-9 2．推导：如图2-3-9所示，如果物体只在重力作用下自由下落，重力做的功设为WG，由重力做功和重力势能的变化关系可知WG＝mg(h1－h2)＝Ep1－Ep2。① 由动能定理得 WG＝mv22－mv12② ①②联立可得mgh1－mgh2＝mv22－mv12，mgh1＋mv12＝mgh2＋mv22， 由机械能的定义得Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2。 3．内容：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能可以发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 4．条件：只有重力对物体做功，与运动方向和轨迹的曲、直无关。 5．表达式： (1)mv12＋mgh1＝mv22＋mgh2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2。 (2)mgh1－mgh2＝mv22－mv12 即ΔEp减＝ΔEk增。 二、能量守恒定律 1．机械能的变化：除重力以外的其他力对物体做功时，物体的机械能就会发生变化。 2．能量的转化：自然界中，能的表现形式是多种多样的，除了机械能外，还有电能、光能、内能、化学能、原子能等，这些能量间都可以相互转化。 3．能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。 4．永动机：不消耗任何能量却能持续不断地对外做功的机器，它违背了能量守恒原理，是不可能制成的。 1．自主思考———判一判 (1)合力为零，物体的机械能一定守恒。(×) (2)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(×) (3)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(√) (4)物体向上运动时，机械能也可能守恒。(√) (5)任何能量之间的转化都遵循守恒定律。(√) (6)能量永远不会增加或减少，只能转化或转移。(√) 2．合作探究———议一议 (1)如图2-3-10所示，两位小朋友在蹦床上玩得非常开心，试思考以下问题。 图2-3-10 ①右边的男孩离开蹦床后飞向空中的过程中，机械能守恒吗？ ②左边的女孩若已落在蹦床上，使蹦床下陷，她的机械能守恒吗？ 提示：①守恒。男孩离开蹦床后只受重力作用，只有重力做功，机械能守恒。 ②不守恒。因为她的动能减少，重力势能也减少，她的机械能在减少，机械能不守恒。 (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。 图2-3-11 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。 机械能守恒条件的理解 1．机械能守恒的条件 机械能守恒的条件为只有重力(或弹力)做功。 (1)从做功的角度看，只有重力(或弹力)做功，机械能守恒。 ①只有重力做功，单个物体的动能和重力势能相互转化，物体的机械能守恒。 ②只有弹力做功，物体的动能和弹簧的弹性势能相互转化，物体与弹簧组成的系统机械能守恒。 ③只有重力和弹力做功，物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，物体和弹簧组成的系统机械能守恒。 (2)从能量转化的角度看，只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化，系统机械能守恒。 2．机械能守恒的判断 (1)对单个物体，一般从做功的角度去分析，即若只有重力做功，其他力不做功或做功的代数和为零，则该物体的机械能守恒。 (2)对几个物体组成的系统，一般从能量转化的角度去分析，即若系统内不存在其他形式的能与机械能之间的相互转化，则该系统的机械能守恒。 1．(多选)如图中物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)( ) 解析：选CD 物块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，摩擦力做负功，机械能减少；物块在固定斜面上在力F作用下上滑 ... ...
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