人教版（2019）必修 第二册 8.4机械能守恒定律 课件（21张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）必修 第二册 8.4机械能守恒定律 课件（21张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-23 16:24:06 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
机械能守恒定律
物体从高处落下的过程中
高度减小
重力势能减小
速度增加
动能增加
重力势能
动能
篮球运动员投篮过程中
速度减小
动能减小
动能
重力势能
高度增加
重力势能增加
如此可见，重力势能与动能之间可以互相转化
弹性势能与动能的转化
跳水运动员起跳过程中
形变量减小
弹性势能减小
速度，高度增加
动能、重力势能增加
弹性势能
动能、重力势能
说明：弹性势能、重力势能与动能之间可以互相转化
思考：前面学习了哪几种形式的能量？表达式是什么？分别对应什么力做功？
重力势能EP
弹性势能EP
动能Ek
WG=EP1-EP2 =-△EP
势能
W弹=EP1-EP2 = -△EP
W合=Ek2-Ek1 =△Ek
动能
一、机械能（E）
3.标量：
②机械能具有相对性
只有大小，没有方向，但有正、负之分。
（其大小与参考系、零势能面的选取有关）
1.概念：
2.表达式：
1重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能
理解：
①机械能是状态量
（对应物体在某一时刻或某一位置时的机械能）
伽利略理想斜面实验
A
B
hA
hB
1.实验过程：
一、追寻守恒量
追寻守恒量
2.实验现象：
在没有空气阻力和摩擦力时，无论斜面B陡一些，还是缓一
些，小球总能到达斜面B上与释放点等高的位置，即hA=hB
3.实验结论：
小球在运动中“某个量是守恒的”
实验表明斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。
把这个量叫做能量或能。
让静止的小球沿斜面A滚下，小球将滚上斜面B
物理情景1：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计阻力，取地面为参考平面。
问题：试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。
v2
A
h1
h2
B
v1
自由落体运动
二、机械能守恒定律
动能定理：
重力做功的功能关系：
光滑曲面
联立变形：
【结论】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。
光滑曲面
情景2：光滑曲面
如图，光滑小球套在水平杆上运动，C为原长处，从A到B过程中分析能量的变化，判定机械能是否守恒
功能关系：W弹= E弹1-E弹2
动能定理 ：W弹= EK2-EK1
则 E弹1-E弹2 = EK2-EK1
即 E弹1+EK1 = E弹2+EK2
注意：弹簧的弹性势能转化为物体的动能
情景3
【结论】只有弹力做功的系统内，动能与弹性势能互相转化时总的机械能保持不变。
1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
2.表达式：
守恒观点
转化观点
转移观点
或 ΔEk减=ΔEp增，ΔEk增=ΔEp减
或 ΔEA减=ΔEB增, ΔEA增=ΔEB减
（3）ΔEA=-ΔEB
（2）ΔEk= -ΔEp
（1）Ek2+EP2=EK1+EP1 即 E2=E1
二、机械能守恒定律
一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落。它们都由高度为 h1 的地方下落到高度为 h2 的地方。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能？
思考与讨论
二、机械能守恒定律
3.守恒条件
物体系统内只有重力或弹力做功，机械能守恒。（此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力）
（1）只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化，系统机械能守恒。
（2）只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化，系统机械能守恒。
（3）只有重力和弹力做功，只发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化，
系统机械能守恒。
对机械能守恒条件的理解：
三、机械能守恒定律
（1）只受重力（或弹力）作用
小球：
自由落体运动
抛体运动
竖直上抛
竖直下抛
平抛
斜抛
物体沿光滑固定斜面下滑
物体沿光滑固定曲面下滑
单摆
（2）除受重力（或弹力）外，还受其他力作用，但其他力不做功
思考判断：物体不仅受重力或弹力作用，还收其他力作用，
机械能一定不守恒。
小球和弹簧
例如，物体在外力F作用下沿斜面上滑，且F=f
(3)除重力（或弹力）做功外，其他力也做功，但其他力做功代数和为零。
三、机械能守恒定律
思考判断：系统内不仅有重力或弹力做功，其他力也做功，
机械能一定不守恒。
三、机械能守恒定律
3.守恒条件
物体系统内只有重力或弹力做功，机械能守恒。（此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力）
（1）只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化，系统机械能守恒。
（2）只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化，系统机械能守恒。
（3）只有重力和弹力做功，只发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化，
系统机械能守恒。
（4）除受重力（或弹力）外，还受其他力作用，但其他力不做功或者其他力做功的代数和为零，系统机械能守恒。
对机械能守恒条件的理解：
4.判断机械能是否守恒的方法：
方法一（做功条件法）：
只有重力做功或系统内弹力做功，其他力不做功或者做功的代数和为零。
方法二（能量转化法）：
系统内的只有物体间的动能和势能相互转化。
方法三（定义判断法）：
若动能不变，势能不变，机械能不变。
若动能不变，势能增加，机械能不守恒。
例.把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图所示），摆长为L，最大偏角为θ 。求小球运动到最低位置时的速度为多大？
A
L
C
O
θ
分析：
1、选取什么方法求解，能用前面学过的牛顿运动定律和运动学公式求解吗？
2、小球受几个力，做功情况怎样？
3、小球运动过程中机械能守恒吗？
4、列公式求解前要注意什么？
(1)确定研究对象，及运动过程。（确定初末状态）
(2)对研究对象进行受力分析。
(3)弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒
(4)恰当地选取零势能面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能。
(5)根据机械能守恒定律的不同表达式列出方程，进行求解。
解题步骤：
例.把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图所示），摆长为L，最大偏角为θ 。求小球运动到最低位置时的速度为多大？
解析：小球摆动过程中，细线的拉力不做功，系统只有重力做功，机械能守恒。
解：设小球最低点所在位置为参考平面
由机械能守恒定律得：
解得：
应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的细节，这是它的优点。
A
L
C
O
θ
机械能守恒定律
物体从高处落下的过程中
高度减小
重力势能减小
速度增加
动能增加
重力势能
动能
篮球运动员投篮过程中
速度减小
动能减小
动能
重力势能
高度增加
重力势能增加
如此可见，重力势能与动能之间可以互相转化
弹性势能与动能的转化
跳水运动员起跳过程中
形变量减小
弹性势能减小
速度，高度增加
动能、重力势能增加
弹性势能
动能、重力势能
说明：弹性势能、重力势能与动能之间可以互相转化
思考：前面学习了哪几种形式的能量？表达式是什么？分别对应什么力做功？
重力势能EP
弹性势能EP
动能Ek
WG=EP1-EP2 =-△EP
势能
W弹=EP1-EP2 = -△EP
W合=Ek2-Ek1 =△Ek
动能
一、机械能（E）
3.标量：
②机械能具有相对性
只有大小，没有方向，但有正、负之分。
（其大小与参考系、零势能面的选取有关）
1.概念：
2.表达式：
1重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能
理解：
①机械能是状态量
（对应物体在某一时刻或某一位置时的机械能）
伽利略理想斜面实验
A
B
hA
hB
1.实验过程：
一、追寻守恒量
追寻守恒量
2.实验现象：
在没有空气阻力和摩擦力时，无论斜面B陡一些，还是缓一
些，小球总能到达斜面B上与释放点等高的位置，即hA=hB
3.实验结论：
小球在运动中“某个量是守恒的”
实验表明斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。
把这个量叫做能量或能。
让静止的小球沿斜面A滚下，小球将滚上斜面B
物理情景1：质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计阻力，取地面为参考平面。
问题：试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。
v2
A
h1
h2
B
v1
自由落体运动
二、机械能守恒定律
动能定理：
重力做功的功能关系：
光滑曲面
联立变形：
【结论】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。
光滑曲面
情景2：光滑曲面
如图，光滑小球套在水平杆上运动，C为原长处，从A到B过程中分析能量的变化，判定机械能是否守恒
功能关系：W弹= E弹1-E弹2
动能定理 ：W弹= EK2-EK1
则 E弹1-E弹2 = EK2-EK1
即 E弹1+EK1 = E弹2+EK2
注意：弹簧的弹性势能转化为物体的动能
情景3
【结论】只有弹力做功的系统内，动能与弹性势能互相转化时总的机械能保持不变。
1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
2.表达式：
守恒观点
转化观点
转移观点
或 ΔEk减=ΔEp增，ΔEk增=ΔEp减
或 ΔEA减=ΔEB增, ΔEA增=ΔEB减
（3）ΔEA=-ΔEB
（2）ΔEk= -ΔEp
（1）Ek2+EP2=EK1+EP1 即 E2=E1
二、机械能守恒定律
一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落。它们都由高度为 h1 的地方下落到高度为 h2 的地方。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能？
思考与讨论
二、机械能守恒定律
3.守恒条件
物体系统内只有重力或弹力做功，机械能守恒。（此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力）
（1）只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化，系统机械能守恒。
（2）只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化，系统机械能守恒。
（3）只有重力和弹力做功，只发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化，
系统机械能守恒。
对机械能守恒条件的理解：
三、机械能守恒定律
（1）只受重力（或弹力）作用
小球：
自由落体运动
抛体运动
竖直上抛
竖直下抛
平抛
斜抛
物体沿光滑固定斜面下滑
物体沿光滑固定曲面下滑
单摆
（2）除受重力（或弹力）外，还受其他力作用，但其他力不做功
思考判断：物体不仅受重力或弹力作用，还收其他力作用，
机械能一定不守恒。
小球和弹簧
例如，物体在外力F作用下沿斜面上滑，且F=f
(3)除重力（或弹力）做功外，其他力也做功，但其他力做功代数和为零。
三、机械能守恒定律
思考判断：系统内不仅有重力或弹力做功，其他力也做功，
机械能一定不守恒。
三、机械能守恒定律
3.守恒条件
物体系统内只有重力或弹力做功，机械能守恒。（此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力）
（1）只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化，系统机械能守恒。
（2）只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化，系统机械能守恒。
（3）只有重力和弹力做功，只发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化，
系统机械能守恒。
（4）除受重力（或弹力）外，还受其他力作用，但其他力不做功或者其他力做功的代数和为零，系统机械能守恒。
对机械能守恒条件的理解：
4.判断机械能是否守恒的方法：
方法一（做功条件法）：
只有重力做功或系统内弹力做功，其他力不做功或者做功的代数和为零。
方法二（能量转化法）：
系统内的只有物体间的动能和势能相互转化。
方法三（定义判断法）：
若动能不变，势能不变，机械能不变。
若动能不变，势能增加，机械能不守恒。
例.把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图所示），摆长为L，最大偏角为θ 。求小球运动到最低位置时的速度为多大？
A
L
C
O
θ
分析：
1、选取什么方法求解，能用前面学过的牛顿运动定律和运动学公式求解吗？
2、小球受几个力，做功情况怎样？
3、小球运动过程中机械能守恒吗？
4、列公式求解前要注意什么？
(1)确定研究对象，及运动过程。（确定初末状态）
(2)对研究对象进行受力分析。
(3)弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒
(4)恰当地选取零势能面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能。
(5)根据机械能守恒定律的不同表达式列出方程，进行求解。
解题步骤：
例.把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图所示），摆长为L，最大偏角为θ 。求小球运动到最低位置时的速度为多大？
解析：小球摆动过程中，细线的拉力不做功，系统只有重力做功，机械能守恒。
解：设小球最低点所在位置为参考平面
由机械能守恒定律得：
解得：
应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的细节，这是它的优点。
A
L
C
O
θ