机械能3
机械能第3课时机械能机械能守恒定律
钟摆的摆动过程中，动能和势能不断相互转化，维持摆动周 期不变。
运动中的机械能守恒
自由落体
自由落体运动中，重力势能转化为动 能，且两者之和保持不变。
弹性碰撞
两个物体发生弹性碰撞时，动能和势 能在相互碰撞中保持守恒。
能量转化的机械能守恒
水轮机
水轮机工作时，水流的水势能转化为水轮机的动能，进而转化为电能。
机械能守恒定律的表达式
通过推导和证明，得到机械能守恒定律 的表达式，即系统的动能与势能的差等 于零。
VS
适用条件
明确机械能守恒定律的适用条件，即在只 有重力或弹力做功的情况下，系统的机械 能保持不变。
05
机械能守恒定律的拓展和深化
相对论中的能量守恒
1 2
相对论能量守恒
在相对论中，能量守恒定律表现为质能守恒定律， 即质量和能量之间存在等价关系，物质的质量减 少等同于能量的增加。
推导和证明的过程
确定研究对象的初、末状态
明确研究对象的初始和末状态的动能和势能。
计算动能和势能的变化
根据动能和势能的定义，计算研究对象的动 能和势能的变化。
分析受力情况
分析研究对象受到的力，并计算这些力所做 的功。
推导机械能守恒定律
根据功能原理或动量定理，推导出机械能守 恒定律的表达式。
推导和证明的结果
在宇宙学中，能量守恒定律表现为宇宙中的总能量保持不 变，即在一个封闭的宇宙中，能量的总量不会因为宇宙的 演化而改变。
宇宙能量的表现形式
宇宙中的能量以多种形式存在，包括引力势能、辐射能、 物质内能等，这些形式的能量之间可以相互转化。
宇宙能量守恒的意义
宇宙中的能量守恒定律对于理解宇宙的起源、演化和终极 命运具有重要意义，它揭示了宇宙的基本结构和演化规律。
沪教版八年级物理第二第四章课第三节机械能(3)说课稿
这些互动方式旨在营造积极的学习氛围，促进学生之间的交流与合作，同时提高学生的参与度和学习效率。
四、教学过程设计
（一）导入新课
新课导入是激发学生学习兴趣的关键环节。我将采用以下方式导入新课：
1.利用日常生活实例：以学生熟悉的运动或玩具为例，如自行车骑行、秋千摆动等，引导学生思考其中的物理现象。
（3）利用动能和势能的公式进行计算时的准确性。
二、学情分析
（一）学生特点
本节课所面向的学生为八年级学生，他们正处于青少年时期，具有以下特点：年龄特征上，他们好奇心强，喜欢探索新事物，但注意力容易分散；认知水平上，他们已经具备了一定的物理基础，能够理解简单的物理概念和规律，但抽象思维能力还在发展中；学习兴趣上，他们对有趣的物理现象和实验充满兴趣，但可能对理论性较强的内容感到枯燥；学习习惯上，他们习惯于通过实验和观察来学习，但可能在自主学习、总结归纳方面有待提高。
4.小组合作学习：通过小组合作探究，培养学生的团队精神和协作能力，同时增加学习的趣味性。
5.连接生活实际：将物理知识与学生的日常生活联系起来，让学生认识到物理学在生活中的重要性。
三、教学方法与手段
（一）教学策略
本节课我将采用以下主要教学方法：
1.实验教学：通过实验让学生直观感受机械能的转化和守恒，增强学生的感性认识。
这些资源在教学中的作用是，提供丰富的教学素材，增强教学的直观性和生动性，帮助学生更好地理解和吸收知识。
（三）互动方式
我计划以下设计师生互动和生生互动的环节：
1.师生互动：课堂提问、小组报告、实验结果分享等方式，鼓励学生表达自己的思考和疑问，及时给予反馈和指导。
机械能(3)
t 3 t 4 t 5 《机械能》限时测验（3）（20min ）功能关系、机械能1．假设一架战斗机正在空中某一高度做匀速飞行，另一架空中加油机给其加油，如图，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则与加油前相比，战斗机的A ．动能增加，势能减少，机械能不变B ．动能增加，势能增加，机械能增加C ．动能减少，势能不变，机械能减少D ．动能不变，势能不变，机械能不变2．如图甲、乙两容器形状不同，容积却相同，现有两块完全相同的金属块用细线系着分别浸没入同样深度，这时二容器水面相平齐。
如果将金属块匀速提出水面，则拉力A ．从甲容器拉出水面过程中作功多些B ．从乙容器拉出水面过程中作功多些C ．从甲、乙二容器拉出水面过程中作功相同D ．从二容器中拉出水面过程中作功多少无法比较3．一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度v 随时间t 变化的图线如图2所示，图中只有Oa 段和cd 段为直线．则根据该图线可知（C ）A ．在t 1到t 2的时间内，小孩的机械能增加B ．在t 2时刻小孩达到最低点C ．在t 3时刻小孩达到最低点D ．在t 4到t 5的时间内蹦床的弹性势能增加4．（多选）如图所示，相同质量的物块（可视为质点）由静止从底边长相同、倾角不同的斜面最高处下滑到底面，下面说法正确的是A ．若物块与斜面之间的动摩擦因数相同，物块损失的机械能相同B ．若物块与斜面之间的动摩擦因数相同，物块到达底面时的动能一定不相同C ．若物块到达底面时的动能相同，物块与倾角大的斜面间的动摩擦因数大D ．若物块到达底面时的动能相同，物块与倾角小的斜面间的动摩擦因数大5．（多选）“神舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱。
飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。
机械能守恒定律3种表达式_机械能量守恒定律公式汇总
机械能守恒定律3种表达式_机械能量守恒定律公式汇总机械能守恒定律的概念在只有重力或弹力做功的物体系统内（或者不受其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总能量保持不变。
这个规律叫做机械能守恒定律。
机械能守恒定律（lawofconservationofmechanicalenergy）是动力学中的基本定律，即任何物体系统。
如无外力做功，系统内又只有保守力（见势能）做功时，则系统的机械能（动能与势能之和）保持不变。
外力做功为零，表明没有从外界输入机械功；只有保守力做功，即只有动能和势能的转化，而无机械能转化为其他能，符合这两条件的机械能守恒对一切惯性参考系都成立。
这个定律的简化说法为：质点（或质点系）在势场中运动时，其动能和势能的和保持不变；或称物体在重力场中运动时动能和势能之和不变。
这一说法隐含可以忽略不计产生势力场的物体（如地球）的动能的变化。
这只能在一些特殊的惯性参考系如地球参考系中才成立。
如图所示，若不考虑一切阻力与能量损失，滚摆只受重力作用，在此理想情况下，重力势能与动能相互转化，而机械能不变，滚摆将不断上下运动。
机械能守恒定律守恒条件机械能守恒条件是：只有系统内的弹力或重力所做的功。
【即忽略摩擦力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型】，而且是系统内机械能守恒。
一般做题的时候好多是机械能不守恒的，但是可以用能量守恒，比如说把丢失的能量给补回来。
从功能关系式中的WF外=△E机可知：更广义的机械能守恒条件应是系统外的力所做的功为零。
当系统不受外力或所受外力做功之和为零，这个系统的总动量保持不变，叫动量守恒定律。
当只有动能和势能（包括重力势能和弹性势能）相互转换时，机械能才守恒。
机械能守恒定律的三种表达式1．从能量守恒的角度选取某一平面为零势能面，系统末状态的机械能和初状态的机械能相等。
2．从能量转化的角度系统的动能和势能发生相互转化时，若系统势能的减少量等于系统。
机械能守恒定律的三个表达式
机械能守恒定律的三个表达式
1. 机械能守恒定律的第一个表达式被表述为总机械能守恒。
对于一个完全受力，其机械能（即势能与动能的和）将始终保持恒定。
这是因为能量在其各种形式之间进行转换，但总量不会发生变化。
或者用公式来描述就是：E=Ek+Ep，在无外力作用情况下，系统的总机械能（E）等于系统的动能（Ek）和势能（Ep）之和，并且该值为常数。
2. 机械能守恒定律的第二个表达式是势能转化为动能，且两者可相互转换。
在垂直投掷运动中，物体上升时，动能逐渐转化为势能，直到到达最高点时，所有的动能都转化为势能，而下落时，势能又转化为动能。
即，它描述了能量状态的变
化过程，尤其是在势能和动能之间的转换。
公式为：动能 = 总机械能 - 势能；势能= 总机械能 - 动能。
3. 机械能守恒定律的第三个表达式是初动能加初势能等于末动能加末势能，即在整个运动过程中，无论物体如何运动，只要不受非保守力的影响，总机械能始终保持不变。
具体的数学表达是：初动能（Ek1）+初势能（Ep1）=末动能（Ek2）+
末势能（Ep2）。
这个表达式揭示了在闭合系统中，不论物质的内部状态如何变化，只需有足够的保守力在起作用，其系统的总机械能就会始终保持恒定。
§3 机械能守恒定律及其应用
二、机械能守恒定律的应用 应用机械能守恒定律的基本思路： 应用机械能守恒定律的基本思路： 物体系或物体。 （1）选取研究对象 ）选取研究对象——物体系或物体。 物体系或物体 （2）进行受力分析，做功分析，判断机械 ）进行受力分析，做功分析， 能是否守恒。 能是否守恒。 （3）恰当地选好参考平面，确定研究对象 ）恰当地选好参考平面， 在过程的初末状态时的机械能。 在过程的初末状态时的机械能。 （4）根据机械能守恒定律列方程，进行求 ）根据机械能守恒定律列方程， 解。
2．表达式： EK2 + EP2= EK1 + EP1 ．表达式： 即 E2= E1 应用机械能守恒定律解题时，需要规 应用机械能守恒定律解题时， 定重力势能的参考平面。 定重力势能的参考平面。 3．机械能守恒的条件：只有重力或弹 ．机械能守恒的条件： 力做功，包括以下三种情况： 力做功，包括以下三种情况：只有重 力和弹力作用，没有其他力作用； 力和弹力作用，没有其他力作用；有 重力、弹力以外的力作用， 重力、弹力以外的力作用，但这些力 不做功；有重力、弹力以外的力做功， 不做功；有重力、弹力以外的力做功， 但这些力做功的代数和为零。 但这些力做功的代数和为零。
例1．如图所示，木块 与水平桌面间的接触是 ．如图所示，木块B与水平桌面间的接触是 光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块 光滑的，子弹 沿水平方向射入木块后留在木块 将弹簧压缩到最短。先将子弹、 内，将弹簧压缩到最短。先将子弹、木块和弹簧 合在一起作为研究对象(系统 系统)， 合在一起作为研究对象 系统 ，则此系统从子弹 开始射入木块到弹簧压缩到最短的整个过程中 A．动量守恒 机械能守恒 ．动量守恒,机械能守恒 B．动量不守恒 机械能不守恒 ．动量不守恒,机械能不守恒 C．动量守恒 机械能不守恒 ．动量守恒,机械能不守恒 D．动量不守恒 机械能守恒 ．动量不守恒,机械能守恒 答案：B 答案：
机械能守恒的三个条件
机械能守恒的三个条件:
(1)只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒。
(2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功。
例如物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力不做功，物体的机械能守恒。
(3)其他力做功，但做功的代数和为零。
机械能守恒的本质
从能量转化角度看，只要在某一物理过程中。
系统的机械能总量始终保持不变，而且系统内或系统与外界之间没有机械能转化为其他形式的能，也没有其他形式的能转化为系统的机械能，那么系统的机械能就是守恒的，与系统内是否一定发生动能和势能的相互转化无关。
从功能关系看，机械能守恒的条件是“系统外力不做功，系统内非保守力不做功”。
这一条件与系统内保守力（重力或弹簧的弹力）是否做功无关，因为重力或弹簧弹力是否做功只是决定系统内是否发生动能和势能的相互转化，做功与否都不会改变系统机械能总量。
教材中机械能守恒定律的表述为：在只有重力做功的情形下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能总量保持不变。
这是机械能守恒定律的最常见情形（即在重力势能和动能的相互转化中，只有重力做功的情况。
实际上，在重力势能和弹性势能与动能的相互转化中，只有重力和弹簧的弹力做功时，物体的动能和系统的势能之和保持不变，系统的机械能守恒），也是更普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。
2022中考物理专项复习练习与解析-机械能及其转化3
2022中考物理专项复习练习与解析-机械能及其转化31.1970年4月24日，我国成功地发射了第一颗人造地球卫星，如图所示，是该卫星绕地球运行的轨迹图。
当卫星运行到近地点时，它的动能最＿＿＿，势能＿＿＿（填“大”或“小”）。
1.大；小2.请分析以下两个有关能量的问题。
（1）“强弩之末势不能穿鲁缟者也”。
强弩之末不能穿透薄薄的丝绸，说明物体的动能大小与它的有关。
（2）旋转图中的吸管后，将可乐罐放在桌面上，罐就会运动起来，这是因为罐中的橡皮筋积蓄了能。
2.（1）速度（2）弹性势解析：（1）“强弩之末”说明速度专门小，“不能穿透薄薄的丝绸”说明动能专门小，也确实是说速度专门小的弓箭的动能专门小，这说明物体的动能大小与它的速度有关。
（2）旋转图中的吸管后，橡皮筋发生弹性形变而具有弹性势能，放手后，将可乐罐放在桌面上，罐就会运动起来，这是橡皮筋将弹性势能转化为可乐罐的动能。
可见，罐会运动起来是因为罐中的橡皮筋积蓄了弹性势能。
3.今年5月，为了缓解长江中下游地区的旱情，三峡大坝开闸放水，随着水位下降，坝底受到水的压强将，水的重力势能将(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3.变小；变小解析：依照p=ρgh可知，随着水位下降，坝底受到水的压强将变小；水位下降时，水的高度降低，重力势能变小。
4.“歼20”是我国自主研制的新一代隐身重型歼击机，具有杰出的机动性能，当它在空中加速向下俯冲时，动能____，重力势能______。
（选题“增大”、“不变”或“减小”）4.增大；减小解析：“加速”说明速度增大，动能也增大；“向下”说明高度降低，其重力势能减小。
5.今年在日本发生的海啸灾难让人们再次感受了海啸的汹猛，如图所示，从能量的角度看，形成海啸时迅速地增大了海水的______能和__________能。
5.动；重力势（填水能、机械能得1分）解析：形成海啸时，凶残的海浪运动的速度越来越大，海浪上升的越来越高，因此形成海啸时迅速地增大了海水的动能和重力势能。
机械能的应用1-三个能量的与三种力的关系
1:一个质量为m的物体在某个力的作用下由静止加 速上升，速度变为v，求WG, W合 WF,
解：WG mgh
mv2 W合 2
mv2 WF △EP △EK mgh 2 mv2 或WF W合 - WG mgh 2
2：判断以下运动机械能如何变化（ g=10m/S2）
1、物体以a=8m/S2加速下降。 EK↑ EP↓ E机↓
解：W合
m(v2 v1 ) 5J 2
2 2
F
WG mgh 30 J
WF W合 WG 25J
G
5．下列关于机械能守恒的说法中，正确的是 ( A．做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 匀速，动能不变，速度只与动能有关 B．做匀变速运动的物体的机械能不可能守恒
D)
匀变速，动能改变，速度只与动能有关 C．如果没有摩擦力和介质阻力，运动物体的机械能一 定守恒 拉力，推力难道都不算外力吗？ D．物体只发生动能和势能的相互转换时，物体的机械 能守恒
6．下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是
( D)
A．运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒
合外力只与动能有关，动能守恒
B．运动的物体，若受合外力不为零，则其机械能一定不守恒
合外力只与动能有关，动能可能不守恒
C．合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒
合外力只与动能有关，动能不守恒
D．运动的物体，若受合外力不为零，其机械能有可能守恒
2、物体以a=10m/S2加速下降。 EK↑EP↓ E机不变
3、物体以a=12m/S2加速下降。 EK↑EP↓ E机↑
4、物体匀速向下运动。 EK不变 EP↓ E机↓ 5、物体匀速向上运动。 EK不变 EP ↑ E机↑ 6、物体以a=10m/S2加速向上。EK↑EP ↑ E机↑ 7、物体以a=10m/S2减速向上。 EK ↓ EP ↑ E机不变 8、物体平抛，斜抛，上抛，下抛 E机不变
机械能守恒定律3种表达式_机械能量守恒定律公式汇总
机械能守恒定律3种表达式_机械能量守恒定律公式汇总机械能守恒定律3种表达式_机械能量守恒定律公式汇总机械能守恒定律的概念在只有重力或弹力做功的物体系统内（或者不受其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总能量保持不变。
这个规律叫做机械能守恒定律。
机械能守恒定律（lawofconservationofmechanicalenergy）是动力学中的基本定律，即任何物体系统。
如无外力做功，系统内又只有保守力（见势能）做功时，则系统的机械能（动能与势能之和）保持不变。
外力做功为零，表明没有从外界输入机械功；只有保守力做功，即只有动能和势能的转化，而无机械能转化为其他能，符合这两条件的机械能守恒对一切惯性参考系都成立。
这个定律的简化说法为：质点（或质点系）在势场中运动时，其动能和势能的和保持不变；或称物体在重力场中运动时动能和势能之和不变。
这一说法隐含可以忽略不计产生势力场的物体（如地球）的动能的变化。
这只能在一些特殊的惯性参考系如地球参考系中才成立。
如图所示，若不考虑一切阻力与能量损失，滚摆只受重力作用，在此理想情况下，重力势能与动能相互转化，而机械能不变，滚摆将不断上下运动。
机械能守恒定律守恒条件机械能守恒条件是：只有系统内的弹力或重力所做的功。
【即忽略摩擦力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型】，而且是系统内机械能守恒。
一般做题的时候好多是机械能不守恒的，但是可以用能量守恒，比如说把丢失的能量给补回来。
从功能关系式中的WF外=△E机可知：更广义的机械能守恒条件应是系统外的力所做的功为零。
当系统不受外力或所受外力做功之和为零，这个系统的总动量保持不变，叫动量守恒定律。
当只有动能和势能（包括重力势能和弹性势能）相互转换时，机械能才守恒。
机械能守恒定律的三种表达式1．从能量守恒的角度选取某一平面为零势能面，系统末状态的机械能和初状态的机械能相等。
3-3机械能守恒定律 能量守恒定律
守恒定律
用一弹簧将质量分别为m 例题 3-6 用一弹簧将质量分别为 1和m2的上下两水 平木板连接如图所示，下板放在地面上。（ 。（1） 平木板连接如图所示，下板放在地面上。（ ）如以 上板在弹簧上的平衡静止位置为重力势能和弹性势能 的零点，试写出上板、 的零点，试写出上板、弹簧以及地球这个系统的总势 。（2） 能。（ ）对上板加多大的向下压力 F ，才能因突然 撤去它，使上板向上跳而把下板拉起来？ 撤去它，使上板向上跳而把下板拉起来？
m g m ′ Tm = k( x0 + h) = k( v0 ) = m + kmv0 g + k k 由此式可见，如果v 较大， 也较大。 由此式可见，如果 0较大，T’m也较大。所以对 于一定的钢丝绳来说，应规定吊运速度v 于一定的钢丝绳来说，应规定吊运速度 0不得超过 某一限值。 某一限值。
守恒定律
例题3-5 起重机用钢丝绳吊运一质量为 的物体，以 起重机用钢丝绳吊运一质量为m 的物体， 例题 速度v0作匀速下降，如图所示。当起重机突然刹车时， 速度 作匀速下降，如图所示。当起重机突然刹车时， 物体因惯性进行下降， 物体因惯性进行下降，问使钢丝绳再有多少微小的伸 设钢丝绳的劲度系数为k， 长？(设钢丝绳的劲度系数为 ，钢丝绳的重力忽略不 设钢丝绳的劲度系数为 计)。这样突然刹车后，钢丝绳所受的最大拉力将有多 。这样突然刹车后， 大？ T
弹 p2
所以在最低位置时， 所以在最低位置时，系统的总机械能为 1 弹 重 E2 Ek 2 Ep2 Ep2 = k( x0 + h)2 ＝ ＋ ＋ 2
守恒定律
按机械能守恒定律， 按机械能守恒定律，应有E1＝E2，于是 1 1 2 1 2 m 0 + kx0 + m = k( x0 + h)2 v gh 2 2 2 1 2 1 kh + (kx0 m )h m 0 = 0 g v2 2 2 由于物体作匀速运动时，钢丝绳的伸长x 由于物体作匀速运动时，钢丝绳的伸长 0量满足 x0=G/k=mg/k，代入上式后得 ，
简单机械与机械能练习3
简单机械与动能、势能练习姓名简单机械的知识掌握基本要求： 能判断动力、阻力的方向；会作力臂；理解杠杆的平衡条件；杠杆的种类及其应用；理解定滑轮、动滑轮的实质和特点；理解滑轮组的特点及应用；知道F=(G 物+G 动)/n 的适用条件．中考命题热点： 会作力臂；运用杠杆平衡条件分析解决实际问题；知道定滑轮、动滑轮的特点；能设计和应用简单的滑轮组；会解答简单实际应用题．练习测试一、填空题1．图8-1中， 的握法更有利于拧紧或松开螺帽．2．物体由于运动而具有的能量叫________；由于________而具有的能量叫重力势能；由于发生________而具有的能量叫弹性势能，动能与势能之和称为________。
3．如图8-3所示，某人用滑轮先后以甲、乙两种不同的方式来匀速提升重物．如果该人的体重为800N 、手臂所能发挥的最大拉力为1000N ，滑轮重和摩擦均忽略不计，则以图甲方式最多可提升重为 N 的物体；而以图乙方式最多可提升重为 N 的物体．4. 皮球从手中落到地上,又弹起来,皮球离开手到刚接触地面的过程中__________能转化为__________能,在皮球接触地面到形变最大的过程中__________能转化为__________能.皮球由形变最大到形变消失的过程中__________能转化为__________能.离开地面弹起的过程中__________能转化为__________能.5．如图8-5所示，轻质杠杆OA 中点悬挂一重G=60N 的物体，在A 端施加一竖直向上的力F ，杠杆在水平位置平衡，则F= N ；保持F 的方向不变，将杠杆从A 位置匀速提到B 位置的过程中，力F将 （填“变大”、“不变”或“变小”）．6、撑竿跳高运动员从起跑到最后落在海绵垫子上，能量发生了多次转化。
起跑过程中运动员获得________能，撑竿点地并发生弯曲，此时运动员的能转化为撑竿的________能，撑竿恢复形状将运动员顶起，撑竿的________能转化为________能，运动员从最高处落向垫子的过程中，________能转化为________能。
第3节 机械能守恒定律
1)小球的机械能是否守恒？ 2）球与弹簧的机械能是否守恒？
O
机械能
如图所示，质量为m物体放在质量为M的木 板上，通过轻质弹簧与固定于木板上的竖直板 联结在一起。系统静止于水平面上，各接触面 均光滑。现将一对等大反向的水平力分别作用 于M、m上。则M、m、弹簧组成的系统机械能 是否守恒？
F
F
m
M
例
(2)系统性：重力势能是 地球 和 物体 共有的．
(3)相对性：重力势能的大小与 参考平面 的选取有
关．重力势能的变化是 绝对 的，与参考平面的选
取 无关 ．
5．重力做功与重力势能变化的关系
重力做正功时，重力势能 减小 ；重力做负功时，重力势
能 增大 ；重力做多少正(负)功，重力势能就 减小(增大)多
练
习
条件：只有重力或系统内的弹力做功
明对象
一、重力势能
第3节 机械能守恒定律
1．定义：物体的重力势能等于它所受 重力 与 高度 的
பைடு நூலகம்
乘积．
2．公式：EP＝ mgh
．
3．特点
（1）矢标性：重力势能是标量，但有正、负，其意义是表
示物体的重力势能比它在 参考平面 上大还是小，这与
功的正、负的物理意义不同．
3．机械能守恒的条件
只有 重力 (或 系统内弹力 )做功或虽有其他外力做功但其他力
做功代数和 为零 ．
[思考感悟]物体所受合外力为零，物体的机械能一定守恒吗？举例说 明．
不一定．如用竖直向上的力向上匀速拉动物体，物体的动能不变，
而物体的重力势能增加，所以机械能增加．
第3节 机械能守恒定律
判守恒方法
第3节 机械能 守恒定律
五机械能及其转化3
木桩陷入沙坑的深度
<
新民晚报从沈阳开往上海的１９５次列车经过上海铁路分局管辖的沪宁线１０３Ｋ区段时，突然从列车左翼车窗飞出一个馒头，不偏不倚正好打在当班的上海铁路分局苏州工务段职工×××的鼻梁上，当场将其击昏。
为什么小小的馒头能把人砸伤?
1、能量
物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。
2、动能
物体由于运动而具有的能叫做动能。
谢谢观赏 再见
重力势能
动能
摆轮在上升过程中能量又如何转化？
人造地球卫星运行过程中动能与势能的转化
远地点
近地点
讨论下列过程中机械能的转化：
雪橇从山坡上滑下；炮弹从炮口斜向上射出，又落到远处地上；玩具弹簧枪将“子弹”射出去。
生活中的物理，你留意过吗？
弹簧门在推开以后能自己关闭，这是因为门被推开后，弹簧被卷紧变形，具有了_______能，放手后转化为门的_____能，使门自动关闭。
2.质量较大的老鹰与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么 飞得快。
动能、重力势能
动能、重力势能
弹性势能
燕子
4.—物体沿斜面匀速下滑，物体的 ( ) A．动能增加，势能减小 B．动能、势能都减小 C．动能不变，势能减小 D．动能、势能都增加
弹性势
动
我们同学来学校时，在上坡前往往要加紧蹬几下；汽车司机在开车上坡前，也往往要加大油门，加大速度。 从能量的转化的角度来说明这样做的好处。
生活中的物理，你留意过吗？
增大动能，可以有较多的动能转化势能和内能，防止车倒退。
机械能守恒定律(3)
机械能守恒定律〔3〕[例1]如如下面图，位于竖直方向的轻弹簧下端固定在水平面上，一个钢球从弹簧的正上方自由落下，在小球向下压缩弹簧的整个过程中，弹簧形变均在弹性限度内。
那么从小球接触弹簧到小球到达最低点的过程中，以下讲法中正确的选项是A、小球的加速度一直在增大B、小球的速度先增大后减小C、小球动能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量D、小球动能、重力势能和弹簧弹性势能的总和维持不变提示：判定小球的速度和加速度的变化情况需从小球的受力情况做出判定。
分析受力情况要害熟悉到小球运动过程中通过一特殊重要的位置，即小球受到的重力与弹簧弹力相等的位置。
在那个位置之上和之下都特不轻易比立出重力与弹力的大小，从而得出合力的变化情况，进一步得出加速度与速度变化情况。
判定小球的能量情况，要从做功的情况做出判定，在小球运动过程中，只有重力和弹簧弹力做功，因此机械能守恒。
重力做功，引起重力势能发生变化，弹簧弹力做功引起弹性势能发生变化，但机械能的总量维持不变，此咨询题中的机械能的总量为动能、重力势能和弹性势能之和。
参考答案：如如下面图的位置是小球受到的重力和弹力相等的位置。
从小球开始接触弹簧到小球运动到重力和弹力相等的位置的过程中，弹簧的弹力始终小于重力，〔因为只在弹簧的形变量到达X0时弹力才和重力相等。
形变小于X0时，弹力小于重力。
〕因此小球所受的合力方向竖直向下，只是合力在不断的减小，〔因为随着小球压缩弹簧，弹簧的形变量增大，弹力逐渐增大，而重力是不变的。
〕加速度方向竖直向下，速度方向也竖直向下，因此小球作加速运动。
当小球运动到弹力和重力相等的位置时，合力为零，加速度为零，小球的速度到达最大。
由于惯性小球仍向下运动，再向下运动，那么弹力将大于重力，弹力方向竖直向上，因此合力方向竖直向上，加速度方向竖直向上。
由于速度方向竖直向下，加速度方向和速度方向相反，小球作减速运动，只是作的是加速度逐渐增大的减速运动，直至速度减为零，弹簧的压缩量到达最大。
1.机械能 (3)
具有的能量，
影响动能大小的因素有_______和________.
2、重力势能是物体由于_______ 具有的能
量，影响重力势能的因素有_______和________.
3、弹性势能是物体由于_______ 具有的能
量，影响弹性势能的因素是________.
4、重力势能和弹性势能统称为
。
5、动能和势能的总和称为________。
第十二章
机械能
1. 机械能
一、能量：
一个物体能够做功，那么这个物体就具有能 量。
二、动能：
1、运动的物体能够对其他物体做功,也就是 说运动的物体具有能量，如海浪，猎豹，子弹， 赛车，星体等都具有能量。
2、物体由于运动具有的能叫做动能。
3、实验：动能的大小与什么有关？ 1
4、物体的动能与物体的质量和速度有关，质 量越大，断下列说法是否正确：
（1）弹簧一定具有弹性势能。（ ）
（2）高空飞行的小鸟，只具有动能。（ ）
（3）速度大的物体动能一定大。（ ）
（4）跳伞运动员在空中匀速下降时，他只具
有动能。（
）
（5）用细线挂在天花板上的物体，没有做功，
但它也具有能量 （
）
（6）运动的物体一定具有动能。（ ）
（7）二楼的物体的重力势能一定比三楼的物
（2）物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫 做弹性势能。
如张开的弓，压弯的撑杆，压弯的跳板，拉伸 或压缩的弹簧， 拉长的橡皮筋等等都具有弹性势 能。
（3）弹性势能与物体发生弹性形变的大小有关， 物体发生的弹性形变越大，它具有的弹性势能越 大。
3、重力势能和弹性势能统称为势能。
四、机械能 动能和势能统称为机械能。
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机械能3（总分：118 考试时间：77.6分钟）学校___________________ 班级____________ 姓名___________ 得分___________一、非选择题 ( 本大题共 9 题, 共计 118 分)1、(18分)23.环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。
某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m=3×103kg。
当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输人电流I=50A，电压U=300V。
在此行驶状态下（1）求驱动电机的输入功率P电；（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取l0m/s2）；（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需太阳能电池板的最小面积。
结合计算结果，简述你对该设想的思考。
已知太阳辐射的总功率P0=4×l026W，太阳到地球的距离r=1.5×1011 m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。
2、(4分)5.在竖直平面内，一根光滑金属杆弯成如图所示形状，相应的曲线方程为y＝2.5（单位：m），式中k＝1m－1.将一光滑小环套在该金属杆上，并从x＝0处以v0＝5m/s的初速度沿杆向下运动，取重力加速度g＝10m/s2.则当小环运动到x＝m时的速度大小v＝__________m/s；该小环在x轴方向最远能运动到x＝__________m处.3、(15分)能源是经济发展重要的物质基础。
目前我国使用的主要能源煤、石油、天然气都属于不可再生资源，因此，开发利用新能源就显得格外重要。
44.利用新能源发电的形式很多（见下图），其中A表示潮汐能发电，B表示地热能发电，C表示_________能发电，D表示_________能发电。
45.我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。
潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。
（1）世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的_________入海口。
（2）下图a、b是某类潮汐发电示意图。
涨潮时开闸，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门（见图a）。
当落潮时，开闸放水发电（见图b）。
设海湾水库面积为5.0×108m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为( )取1.0×103kg/m3，g取10m/s2）（ρ海水A.2.6×104kWB.5.2×104kWC.2.6×105kWD.5.2×105kw（3）下图为双水库潮汐电站原理示意图。
两个水库之间始终保持着水位差，可以全天发电。
涨潮时，闸门的开关情况是_________；落潮时，闸门的开关情况是_________。
从能量的角度说，该电站是将海水的_________转化为水轮机的动能，再推动发电机发电。
46.潮汐能属于无污染能源，但能量的转化率较低，相比之下，核能是一种高效的能源。
（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄露，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（见图1）。
结合图2可知，安全壳应当选用的材料是_________。
（2）核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后（）A.沉入海底B.放至沙漠C.运到月球D.深埋地下图1 图2图3（3）图3是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。
当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图2分析可知工作人员受到了_________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了_________射线的辐射。
47.氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车倍受青睐。
我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进。
氢能具有的优点包括( )①原料来源广②易燃烧、热值高③储存方便④制备工艺廉价易行A.①②B.①③C.③④D.②④4、(16分)如图所示，间距为l的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为，导轨光滑且电阻忽略不计.场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为d，间距为d2，两根质量均为m、有效电阻均匀1为R的导体棒a和b放在导轨上，并与导轨垂直.（设重力加速度为g）（1）若a进入第2个磁场区域时，b以与a同样的速度进入第1个磁场区域，求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能（2）若a进入第2个磁场区域时，b恰好离开第1个磁场区域;此后a离开第2个磁场区域时，b又恰好进入第2个磁场区域.且a、b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等.求a穿过第2个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热Q.（3）对于第（2）问所述的运动情况，求a穿出第k个磁场区域时的速率v.5、(4分)如图所示,在竖直平面内的直角坐标系中,一个质量为m的质点在外力F的作用下,从坐标原点O由静止沿直线ON斜向下运动,直线ON与y轴负方向成θ角(θ＜π/4).则F大小至少为___________;若F=mgtanθ,则质点机械能大小的变化情况是___________________________.6、(18分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。
风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等，如图所示。
（1）利用总电阻的线路向外输送风力发电机产生的电能。
输送功率，输电电压U=10kV，求导线上损失的功率与输送功率的比值；（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。
设空气密度为ρ，气流速度为v，风轮机叶片长度为r。
求单位时间内流向风轮机的最大风能P m；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。
（3）已知风力发电机的输出电功率P与P m成正比。
某风力发电机在风速v1=9m/s时能够输出电功率P1=540kW。
我国某地区风速不低于v2=6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。
7、(13分)某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码.实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50 Hz.(1)实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码;②将小车停在打点计时器附近，___________，_____________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，______________；③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作.(2)如图是钩码质量为0.03 kg、砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D.和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置.(3)在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，___________做正功，_____________做负功.2）,根据图线可获得的结论是(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线（其中Δv2=v2-v___________________________.要验证“动能定理”，还需测量的物理量是摩擦力和__________.表1 纸带的结果8、(10分)如图，ABC和ABD为两个光滑固定轨道，A、B、E在同一水平面上，C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度为h，C点的高度为2h.滑块从A点以初速度v0分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出．(1)求滑块落到水平面时，落点与E点间的距离s C和s D；(2)为实现s C＜s D，v0应满足什么条件？9、(20分)节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车．有一质量m＝1 000 kg的混合动力轿车，在平直公路上以v1＝90 km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P＝50 kW.当驾驶员看到前方有 80 km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动L＝72 m后，速度变为v2＝72 km/h.此过程中发动机功率的用于轿车的牵引，用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能．假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变．求（1）轿车以90 km/h在平直公路上匀速行驶时，所受阻力F阻的大小；（2）轿车从90 km/h减速到72 km/h过程中，获得的电能E电；（3）轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72 km/h匀速运动的距离L′.答案机械能3（总分：118 考试时间：77.6分钟）学校___________________ 班级____________ 姓名___________ 得分___________一、非选择题 ( 本大题共 9 题, 共计 118 分)1、(18分)（1）驱动电机的输入功率P电=IU=15×103W（2）在匀速行驶时P机=0.9P电=Fv=fvf=0.9P/v电汽车所受阻力与车重之比f/mg=0.045（3）当阳光垂直电池板入射时，所需板面积最小，设其为S距太阳中心为r的球面面积S0＝4πr2若没有能量损耗，太阳能电池板接收到的太阳能功率为P′，则设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为PP =（1-30%）P ′由于P 电=15%P ，所以电池板的最小面积分析可行性并提出合理的改进建议2、(4分)，解析：当x = m 时，y 2=2.5cos ［1×+π］=-2.5 m ；同理x =0时，y 1=-1.25 m ，由机械能守恒mv 02+mgy 1=mv 2+mgy 2解得v =5 m/s.由mv 02+mgy 1=0+mgy 3解得y 3=0由y 3=2.5cos （kx +），由y 3=0知x =m.3、(15分)44.风 太阳 45.（1）钱塘江 （2）B（3）A 关B 开 B 关A 开 势能 46.（1）混凝土（2）D（3）βγ或“β和γ”47.A4、(16分)(1)mgd1sinθ (2)mg(d1+d2)sinθ (3) -解析：(1)a和b不受安培力的作用,由机械能守恒知ΔE k=mgd1sinθ. ①(2)设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为v1,刚离开无磁场区域时的速度为v2,由能量守恒知在磁场区域中mv12+Q=22+mgd1sinθ②在无磁场区域中22=12+mgd2sinθ③解得Q=mg(d1+d2)sinθ. ④(3)在无磁场区域,根据匀变速直线运动规律v 2-v1=gtsinθ⑤且平均速度⑥有磁场区域,棒a受到合力F=mgsinθ-BIl ⑦感应电动势E=Blv ⑧感应电流I=⑨解得F=mgsinθ-⑩根据牛顿第二定律,在t到t+Δt时间内∑Δv=∑t则有∑Δv=∑［gsinθ-］Δt解得v1-v2=gtsinθ- D.1.联立⑤⑥式,解得v1=由题意知,v=v1=.5、(4分)Mgsinθ增大、减小都有可能解析：如图,要使质点m沿ON方向运动,所加外力的最小值Fmin=mgsinθ.当F=mgtanθ时,由于θ＜,因此,tanθ＞sinθ,F=mgtanθ＞mgsinθ,可能为动力也可能为阻力,由功能原理可知,质点m的机械能可能增大也可能减小.6、(18分)（1）导线上损失的功率为P=I2R=损失的功率与输送功率的比值(2)风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大。