8.4（第一课时）机械能守恒定律(共18张PPT)
文档属性
| 名称 | 8.4（第一课时）机械能守恒定律(共18张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-11 12:16:58 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
04.机械能守恒定律
能量是物理学中最重要意义最深远的概念之一，诺贝尔物理学奖获得者费恩曼说：“自然界经历的多种多样变化中，唯独能量不变”，这就是能量守恒定律的萌芽。
一切自然现象都涉及能量，人类活动离不开能量，能量无处不在，且可以互相转化（本章开头介绍过）。
牛顿是经典力学的奠基人，他提出了“三大定律”和“万有引力定律”，但他也未能把“能量”这个概念留给我们，也许是这个概念在当时看来太笼统，太抽象，太难描述了，但牛顿之前就有了能量研究的“萌芽”，那就是伽利略。
一.伽利略——理想斜面实验
若不计空气阻力与摩擦，小球释放后总能到达与原来相同的高度，好像“记得”自己的位置，物理学家说这里面有某个量是守恒的，那就是能量。
二.动能与势能的相互转化
①物体由于被举高而具有的能量 重力势能
重力做功与重力势能关系：WG=-ΔEP，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加。
②物体由于运动而具有的能量 动能
合力做功与动能关系： W合=ΔEk，合外力做正功，动能增加，合外力做负功，动能减少。
③功是能转化的量度
高度降低时重力做正功，重力势能减小，但速度增大，动能增加，势能向动能转化。高度上升时重力做负功，重力势能增大，但速度减小，动能减小，动能向势能转化。不论何种情况，能的总量不变。
二.动能与势能的相互转化
不仅重力势能与动能之间能相互转化，弹性势能与重力势能、动能之间也能相互转化。
以上例子说明，重力势能，弹性势能，动能之间有密切联系，我们把他们统称为机械能(用E表示，单位J，标量)。通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。
如果是弹性小球与地面碰撞不损失能量，小球在真空中能回到原来高度吗？油中呢？为什么？
动能与重力势能的转化属于机械能的转化，而克服阻力做功就转化成了内能，属于另一种形式的能量，如果只有重力或者弹力做功，又有什么规律呢？
这里以动能与重力势能的相互转
化为例，讨论这个问题。我们讨
论物体沿光滑曲面滑下的情形。
由动能定理：
由重力做功与重力势能关系：
两式联立得：
可见，在只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。
v1
v2
三.机械能守恒定律
同样可以证明，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能互相转化时总的机械能也保持不变。
1.定义：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。这叫作机械能守恒定律。
它是力学中的一条重要定律，是普遍的能量守恒定律在力学范围内的表现形式。
2.条件：
对单一物体：只有重力或弹力做功
对物体系统：只有动能和势能相互转化，没有其它形式的能产生，则系统机械能守恒（可以有其它力做功，但不和其它能转化）
三.机械能守恒定律
3.表达式：
守恒思想：
转化思想：
转移思想：(对一系统)
三.机械能守恒定律
4.对机械能守恒定律的理解：
①只受重力或弹力，机械能守恒
三.机械能守恒定律
4.对机械能守恒定律的理解：
②受其它力，但其它力不做功，机械能守恒。
三.机械能守恒定律
4.对机械能守恒定律的理解：
③受其它力，其它力做功的代数和为零，机械能不变，但不能讲机械能守恒。
三.机械能守恒定律
4.对机械能守恒定律的理解：
④对一系统：若只有动能和势能相互转换，没有机械能和其它形式的能相互转换，则系统机械能守恒。
地面光滑，凹槽斜面不固定
例1.一个物体在平衡力的作用下运动,则在该物体的运动过程中,以下说法错误的是( )
A.机械能一定保持不变
B.动能一定保持不变
C.动能保持不变,而重力势能可能变化
D.若重力势能发生了变化,则机械能一定变化
例2.从同一高度以相同的初速率向不同方向抛出质量相同的几个物体，不计空气阻力，则以下说法不正确的是( )
A.它们落地时的动能都相同
B.它们落地时重力的即时功率相同
C.它们重力的平均功率不一定相同
D.它们重力所做的功一定相同
A
B
例3.下列几个物理过程中,机械能一定守恒的是(不计空气阻力)( )
A.物体沿光滑曲面自由下滑的过程
B.气球匀速上升的过程
C.铁球在水中下沉的过程
D.在拉力作用下,物体沿斜面匀速上滑的过程
E.物体沿斜面加速下滑的过程
F.将物体竖直向上抛出,物体减速上升的过程
AF
三.机械能守恒定律
5.解题步骤：
①明确研究对象，分析系统内各物体受力情况
②分析各力做功情况，看是否满足机械能守恒的条件
③选取零势能面，找出初末状态的动能势能（分析是动能转化成势能还是势能转化成动能）
④列式求解（注意单位统一用国际单位）
注意：利用机械能守恒定律解题，只需考虑过程的初、末状态，不必考虑两个状态间过程。
L
θ
m
例4.如图所示，一质量为m的小球用
长为L的细线悬挂，现把小球拉到与
竖直方向成θ角度静止释放，则小球
运动到最低点时速度大小为多少？
（不计空气阻力）
解：经分析，小球受到拉力与重力作用，但是拉力不做功，只有重力做功，故机械能守恒，取最低点为零势能面。
该表达式也可以理解成势能向动能转化，用转化思想解题可以不规定零势能面。
应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态间过程的细节，这样就简化了计算。如果直接用牛顿定律解决问题，需要分析过程中各种力的作用，而这些力又往往在变化着。因此，一些难于用牛顿定律解决的问题，应用机械能守恒定律则有可能易于解决。
能量思想是物理学中最重要的思想之一，用能量思想解决方便快捷，以后能用能量观点解决的问题尽量用能量思想。
04.机械能守恒定律
能量是物理学中最重要意义最深远的概念之一，诺贝尔物理学奖获得者费恩曼说：“自然界经历的多种多样变化中，唯独能量不变”，这就是能量守恒定律的萌芽。
一切自然现象都涉及能量，人类活动离不开能量，能量无处不在，且可以互相转化（本章开头介绍过）。
牛顿是经典力学的奠基人，他提出了“三大定律”和“万有引力定律”，但他也未能把“能量”这个概念留给我们，也许是这个概念在当时看来太笼统，太抽象，太难描述了，但牛顿之前就有了能量研究的“萌芽”，那就是伽利略。
一.伽利略——理想斜面实验
若不计空气阻力与摩擦，小球释放后总能到达与原来相同的高度，好像“记得”自己的位置，物理学家说这里面有某个量是守恒的，那就是能量。
二.动能与势能的相互转化
①物体由于被举高而具有的能量 重力势能
重力做功与重力势能关系：WG=-ΔEP，重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加。
②物体由于运动而具有的能量 动能
合力做功与动能关系： W合=ΔEk，合外力做正功，动能增加，合外力做负功，动能减少。
③功是能转化的量度
高度降低时重力做正功，重力势能减小，但速度增大，动能增加，势能向动能转化。高度上升时重力做负功，重力势能增大，但速度减小，动能减小，动能向势能转化。不论何种情况，能的总量不变。
二.动能与势能的相互转化
不仅重力势能与动能之间能相互转化，弹性势能与重力势能、动能之间也能相互转化。
以上例子说明，重力势能，弹性势能，动能之间有密切联系，我们把他们统称为机械能(用E表示，单位J，标量)。通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。
如果是弹性小球与地面碰撞不损失能量，小球在真空中能回到原来高度吗？油中呢？为什么？
动能与重力势能的转化属于机械能的转化，而克服阻力做功就转化成了内能，属于另一种形式的能量，如果只有重力或者弹力做功，又有什么规律呢？
这里以动能与重力势能的相互转
化为例，讨论这个问题。我们讨
论物体沿光滑曲面滑下的情形。
由动能定理：
由重力做功与重力势能关系：
两式联立得：
可见，在只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。
v1
v2
三.机械能守恒定律
同样可以证明，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能互相转化时总的机械能也保持不变。
1.定义：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。这叫作机械能守恒定律。
它是力学中的一条重要定律，是普遍的能量守恒定律在力学范围内的表现形式。
2.条件：
对单一物体：只有重力或弹力做功
对物体系统：只有动能和势能相互转化，没有其它形式的能产生，则系统机械能守恒（可以有其它力做功，但不和其它能转化）
三.机械能守恒定律
3.表达式：
守恒思想：
转化思想：
转移思想：(对一系统)
三.机械能守恒定律
4.对机械能守恒定律的理解：
①只受重力或弹力，机械能守恒
三.机械能守恒定律
4.对机械能守恒定律的理解：
②受其它力，但其它力不做功，机械能守恒。
三.机械能守恒定律
4.对机械能守恒定律的理解：
③受其它力，其它力做功的代数和为零，机械能不变，但不能讲机械能守恒。
三.机械能守恒定律
4.对机械能守恒定律的理解：
④对一系统：若只有动能和势能相互转换，没有机械能和其它形式的能相互转换，则系统机械能守恒。
地面光滑，凹槽斜面不固定
例1.一个物体在平衡力的作用下运动,则在该物体的运动过程中,以下说法错误的是( )
A.机械能一定保持不变
B.动能一定保持不变
C.动能保持不变,而重力势能可能变化
D.若重力势能发生了变化,则机械能一定变化
例2.从同一高度以相同的初速率向不同方向抛出质量相同的几个物体，不计空气阻力，则以下说法不正确的是( )
A.它们落地时的动能都相同
B.它们落地时重力的即时功率相同
C.它们重力的平均功率不一定相同
D.它们重力所做的功一定相同
A
B
例3.下列几个物理过程中,机械能一定守恒的是(不计空气阻力)( )
A.物体沿光滑曲面自由下滑的过程
B.气球匀速上升的过程
C.铁球在水中下沉的过程
D.在拉力作用下,物体沿斜面匀速上滑的过程
E.物体沿斜面加速下滑的过程
F.将物体竖直向上抛出,物体减速上升的过程
AF
三.机械能守恒定律
5.解题步骤：
①明确研究对象，分析系统内各物体受力情况
②分析各力做功情况，看是否满足机械能守恒的条件
③选取零势能面，找出初末状态的动能势能（分析是动能转化成势能还是势能转化成动能）
④列式求解（注意单位统一用国际单位）
注意：利用机械能守恒定律解题，只需考虑过程的初、末状态，不必考虑两个状态间过程。
L
θ
m
例4.如图所示，一质量为m的小球用
长为L的细线悬挂，现把小球拉到与
竖直方向成θ角度静止释放，则小球
运动到最低点时速度大小为多少？
（不计空气阻力）
解：经分析，小球受到拉力与重力作用，但是拉力不做功，只有重力做功，故机械能守恒，取最低点为零势能面。
该表达式也可以理解成势能向动能转化，用转化思想解题可以不规定零势能面。
应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态间过程的细节，这样就简化了计算。如果直接用牛顿定律解决问题，需要分析过程中各种力的作用，而这些力又往往在变化着。因此，一些难于用牛顿定律解决的问题，应用机械能守恒定律则有可能易于解决。
能量思想是物理学中最重要的思想之一，用能量思想解决方便快捷，以后能用能量观点解决的问题尽量用能量思想。