第八节 机械能守恒定律
1.知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转化。
2.能够根据动能定理、重力做功与重力势能变化间的关系,推导出机械能守恒定律。
3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒,能运用机械能守恒定律解决有关问题。
1.动能与势能的相互转化
(1)重力势能与动能的转化:只有重力做功时,若重力对物体做正功,则物体的重力势能减少,动能增加,物体的重力势能转化成了动能;若重力对物体做负功,则物体的重力势能增加,动能减少,物体的动能转化为重力势能。
(2)弹性势能与动能的转化:只有弹簧弹力做功时,若弹力对物体做正功,则弹簧的弹性势能减少,物体的动能增加,弹簧的弹性势能转化为物体的动能;若弹力对物体做负功,则弹簧的弹性势能增加,物体的动能减少,物体的动能转化为弹簧的弹性势能。
(3)机械能:重力势能、弹性势能和动能的统称,表达式为E=Ek+Ep。通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化为另一种形式。
2.机械能守恒定律
(1)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。
(2)机械能守恒的条件:只有重力或弹力做功。
(3)表达式:Ek2+Ep2=Ek1+Ep1,即E2=E1。
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。( )
提示:(1)× (2)× 合力为零或合力做功为零,物体的机械能都不一定守恒,如物体沿斜面匀速下滑时,物体的机械能减少。
(3)√ 机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功。
课堂任务 机械能守恒定律
如图所示,质量为m的物体从光滑曲面顶端静止下滑,经过A、B两个位置。认真参与“师生互动”。
活动1:以地面为参考平面,图中物体在A、B点的动能、势能、机械能各是什么?
提示:A点:动能Ek1=mv,势能Ep1=mgh1,机械能E1=Ek1+Ep1=mv+mgh1。
B点:动能Ek2=mv,势能Ep2=mgh2,机械能E2=Ek2+Ep2=mv+mgh2。
活动2:物体从A运动到B的过程中,能量怎么转化?猜想守恒量是什么?
提示:物体从A运动到B的过程中,重力势能减少,动能增加,重力势能转化为动能。我们可以猜想,这个守恒量是机械能。