2011高考物理一輪復(fù)習(xí) 7.4機(jī)械能守恒定律總教案

1、機(jī)械能守恒定律知識(shí)簡析一、機(jī)械能1由物體間的相互作用和物體間的相對(duì)位置決定的能叫做勢(shì)能如重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、分子勢(shì)能、電勢(shì)能等（1）物體由于受到重力作用而具有重力勢(shì)能，表達(dá)式為 EP=一mgh式中h是物體到零重力勢(shì)能面的高度（2）重力勢(shì)能是物體與地球系統(tǒng)共有的只有在零勢(shì)能參考面確定之后，物體的重力勢(shì)能才有確定的值，若物體在零勢(shì)能參考面上方高 h處其重力勢(shì)能為 EP=一mgh，若物體在零勢(shì)能參考面下方低h處其重力勢(shì)能為 EP=一mgh，“一”不表示方向，表示比零勢(shì)能參考面的勢(shì)能小，顯然零勢(shì)能參考面選擇的不同，同一物體在同一位置的重力勢(shì)能的多少也就不同，所以重力勢(shì)能是相對(duì)的通常在不明確指出的情況下

2、，都是以地面為零勢(shì)面的但應(yīng)特別注意的是，當(dāng)物體的位置改變時(shí)，其重力勢(shì)能的變化量與零勢(shì)面如何選取無關(guān)在實(shí)際問題中我們更會(huì)關(guān)心的是重力勢(shì)能的變化量（3）彈性勢(shì)能，發(fā)生彈性形變的物體而具有的勢(shì)能高中階段不要求具體利用公式計(jì)算彈性勢(shì)能，但往往要根據(jù)功能關(guān)系利用其他形式能量的變化來求得彈性勢(shì)能的變化或某位置的彈性勢(shì)能2重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系：重力做功等于重力勢(shì)能的減少量WG=EP減=EP初一EP末，克服重力做功等于重力勢(shì)能的增加量W克=EP增=EP末EP初 特別應(yīng)注意：重力做功只能使重力勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，不能引起物體機(jī)械能的變化3、動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能）統(tǒng)稱為機(jī)械能二、機(jī)械能守恒定律1、內(nèi)

3、容：在只有重力（和彈簧的彈力）做功的情況下，物體的動(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變2.機(jī)械能守恒的條件（1)做功角度：對(duì)某一物體，若只有重力（或彈簧彈力）做功，其他力不做功（或其他力做功的代數(shù)和為零），則該物體機(jī)械能守恒(2）能轉(zhuǎn)化角度：對(duì)某一系統(tǒng)，物體間只有動(dòng)能和重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)和外界沒有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪?，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒3表達(dá)形式：EK1Epl=Ek2EP2（1）我們解題時(shí)往往選擇的是與題目所述條件或所求結(jié)果相關(guān)的某兩個(gè)狀態(tài)或某幾個(gè)狀態(tài)建立方程式此表達(dá)式中EP是相對(duì)的建立方程時(shí)必須選擇合適的零勢(shì)能參考面且每一狀態(tài)的EP都應(yīng)是對(duì)

4、同一參考面而言的（2）其他表達(dá)方式，EP=一EK，系統(tǒng)重力勢(shì)能的增量等于系統(tǒng)動(dòng)能的減少量（3）Ea=一Eb，將系統(tǒng)分為a、b兩部分，a部分機(jī)械能的增量等于另一部分b的機(jī)械能的減少量， 三、判斷機(jī)械能是否守恒 首先應(yīng)特別提醒注意的是，機(jī)械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，例如水平飛來的子彈打入靜止在光滑水平面上的木塊內(nèi)的過程中，合外力的功及合外力都是零，但系統(tǒng)在克服內(nèi)部阻力做功，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因而機(jī)械能的總量在減少（1)用做功來判斷：分析物體或物體受力情況（包括內(nèi)力和外力），明確各力做功的情況，若對(duì)物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功，沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為

5、零，則機(jī)械能守恒；(2）用能量轉(zhuǎn)化來判定：若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系機(jī)械能守恒（3）對(duì)一些繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等除非題目的特別說明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過程機(jī)械能不守恒說明：1條件中的重力與彈力做功是指系統(tǒng)內(nèi)重力彈力做功對(duì)于某個(gè)物體系統(tǒng)包括外力和內(nèi)力，只有重力或彈簧的彈力作功，其他力不做功或者其他力的功的代數(shù)和等于零，則該系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，也就是說重力做功或彈力做功不能引起機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，只能使系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化如圖550所示，光滑水平面上，A與L1、L2二彈簧相連，B與彈簧L2相連，外力向左推B使L1、

6、L2 被壓縮，當(dāng)撤去外力后，A、L2、B這個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，因?yàn)長I對(duì)A的彈力是這個(gè)系統(tǒng)外的彈力，所以A、L2、B這個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能不守恒但對(duì)LI、A、L2、B這個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能就守恒，因?yàn)榇藭r(shí)L1對(duì)A的彈力做功屬系統(tǒng)內(nèi)部彈力做功 2只有系統(tǒng)內(nèi)部重力彈力做功，其它力都不做功，這里其它力合外力不為零，只要不做功，機(jī)械能仍守恒，即對(duì)于物體系統(tǒng)只有動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，而無機(jī)械能與其他形式轉(zhuǎn)化（如系統(tǒng)無滑動(dòng)摩擦和介質(zhì)阻力，無電磁感應(yīng)過程等等），則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，如圖551所示光滑水平面上A與彈簧相連，當(dāng)彈簧被壓縮后撤去外力彈開的過程，B相對(duì)A沒有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，A、B之間有相互作用的力，但對(duì)彈簧A、B物體

7、組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒3當(dāng)除了系統(tǒng)內(nèi)重力彈力以外的力做了功，但做功的代數(shù)和為零，但系統(tǒng)的機(jī)械能不一定守恒如圖552所示，物體m在速度為v0時(shí)受到外力F作用，經(jīng)時(shí)間t速度變?yōu)関t（vtv0）撤去外力，由于摩擦力的作用經(jīng)時(shí)間t/速度大小又為v0，這一過程中外力做功代數(shù)和為零，但是物體m的機(jī)械能不守恒。 四機(jī)械能守恒定律與動(dòng)量守恒定律的區(qū)別：動(dòng)量守恒是矢量守恒，守恒條件是從力的角度，即不受外力或外力的和為零。機(jī)械能守恒是標(biāo)量守恒，守恒條件是從功的角度，即除重力、彈力做功外其他力不做功。確定動(dòng)量是否守恒應(yīng)分析外力的和是否為零，確定系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒應(yīng)分析外力和內(nèi)力做功，看是否只有重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力做功。還

8、應(yīng)注意，外力的和為零和外力不做功是兩個(gè)不同的概念。所以，系統(tǒng)機(jī)械能守恒時(shí)動(dòng)量不一定守恒；動(dòng)量守恒時(shí)機(jī)械能也不一定守恒。判定系統(tǒng)動(dòng)量，機(jī)械能是否守恒的關(guān)鍵是明確守恒條件和確定哪個(gè)過程, 五.機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的區(qū)別 機(jī)械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機(jī)械能間關(guān)系，且守恒是有條件的，而動(dòng)能定理揭示的是物體動(dòng)能的變化跟引起這種變化的合外力的功間關(guān)系，既關(guān)心初末狀態(tài)的動(dòng)能，也必須認(rèn)真分析對(duì)應(yīng)這兩個(gè)狀態(tài)間經(jīng)歷的過程中做功情況規(guī)律方法 1、單個(gè)物體在變速運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒問題2、系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題 點(diǎn)評(píng)（1）對(duì)繩索、鏈條這類的物體，由于在考查過程中常發(fā)生形變，其重心位置對(duì)物體來說，不是固定不變的，能否確定其重心的位里則是解決這類問題的關(guān)鍵，順便指出的是均勻質(zhì)量分布的規(guī)則物體常以重心的位置來確定物體的重力勢(shì)能此題初態(tài)的重心位置不在滑輪的頂點(diǎn)，由于滑輪很小，可視作對(duì)折來求重心，