物理人教版（2019）必修第二册 8.4 机械能守恒定律（共19张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册 8.4 机械能守恒定律（共19张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 48.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-08-29 11:18:16 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
第八章 机械能守恒定律
§8.4 机械能守恒定律
伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。
在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？
A
B
h
h'
思考与讨论：
结论：h'＝h，且与β角的大小无关。
A
B
h
h'
α
β
一、追寻守恒量
在光滑A斜面上：
a＝gsinα
x＝ v2/2a
h ＝ x sinα＝v2/2g
a'＝－gsinβ
x'＝（0－v2）/2a'
h' ＝ x'sinβ = v2/2g
在光滑B斜面上：
合作探究
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）。
后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。
A
B
h
h
α
β
一、追寻守恒量
合作探究
二、动能和势能的相互转化
射箭运动
跳水运动
1.在以下体育比赛中，哪些能量之间发生了转化
合作探究
A
B
N
A
B
C
G
F
A、B等高
AC=CB
二、动能和势能的相互转化
2.由A到B过程中，能量如何转化
动能 势能
Ek＝mv2/2
重力势能
弹性势能
EP＝mgh
物体由于运动而具有的能叫做动能
相互作用的物体凭借其位置而具有的能叫做势能
物体的动能和势能之和称为物体的机械能，用E表示。E= Ek+ EP
注意:势能具有相对性,所以机械能也具有相对性,求机械能时应先规定零势能面.
3.机械能的定义及分类
Ep=kx2/2
精讲解疑
三、机械能守恒定律
情况一： 一个物体沿着光滑的曲面滑下，在A点时动能为Ek1，重力势能为Ep1 ；在B点时动能为Ek2，重力势能为Ep2 。试判断物体在A点的机械能E1和在B点的机械能E2的关系。
由动能定理：
从重力做功与重力势能变化的关系知:
结论：只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化，总的机械能守恒
合作探究
移项：
在图中，如果物体从位置B沿光滑曲面上升到位置A，重力做负功，这种情况下上述的关系是否成立？
思考与讨论：
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：
1. 在下面列举的各个实例中（除 A 外都不计空气阻力），哪些过程中机械能是守恒的？说明理由。
A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
B. 抛出的标枪在空中运动
C. 拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升
D. 在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来
解：
达标测评
情况二：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，判定弹簧和小球系统机械能是否守恒。
EP2+EK2=EP1+EK1
由动能定理：
WF= EK2-EK1
从弹力做功与弹性势能变化的关系知：
WF= EP1-EP2
EK2-EK1 = EP1-EP2
结论：只有系统内弹力做功时，只发生动能和弹性势能的相互转化，总的机械能守恒。
三、机械能守恒定律
精讲解疑
1、内容：在只有重力和弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
2、条件：（1）系统内只有重力（或弹力）做功；
（2）只发生动能和势能间的相互转化。
3、表达式： ① EP2+EK2=EP1+EK1 （ E2= E1）
三、机械能守恒定律
② △EK增＝△EP减
或△EK减＝△EP增
精讲解疑
【例题】把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大小是多少？
解：拉力F不做功，只有重力G做功，小球机械能守恒。
以最低点为参考平面。
O
B
A
θ
l
G
FT
分析：从 可以看出，初状态的θ角越大，cosθ 越小，
（1－cos θ ）就越大，v 也就越大。也就是说，最初把小球拉得越高，它到达最低点时的速度也就越大。
O
B
A
θ
l
1.确定研究对象；
2.对研究对象进行正确的受力分析；
3.判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件；
4.视解题方便选取零势能参考平面，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列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。
应用机械能守恒定律解题的一般步骤：
课堂小结
2. 质量为 m 的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为 h1 的位置 A 时，速度的大小为 v1 ；当它继续滑下到高度为 h2 的位置 B 时，速度的大小为 v2。在由高度 h1 滑到高度 h2 的过程中，重力做的功为 W。
解：
（1）根据动能定理列出方程，描述小球在A、B 两点间动能的关系；
（2）根据重力做功与重力势能的关系，把以上方程变形，以反映出小球运动过程中机械能是守恒的。
达标测评
3. 质量为 0.5 kg 的石块从 10 m 高处以 30o角斜向上方抛出（图 8.4-7），初速度 v0 的大小为 5 m/s。不计空气阻力，g 取 10m/s2。
解：
（1）石块落地时的速度是多大？请用机械能守恒定律和动能定理分别讨论。
（2）石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与哪些量无关？说明理由。
A．石块的质量 B．石块的初速度
C．石块初速度的仰角 D．石块抛出时的高度
达标测评
第八章 机械能守恒定律
§8.4 机械能守恒定律
伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。
在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？
A
B
h
h'
思考与讨论：
结论：h'＝h，且与β角的大小无关。
A
B
h
h'
α
β
一、追寻守恒量
在光滑A斜面上：
a＝gsinα
x＝ v2/2a
h ＝ x sinα＝v2/2g
a'＝－gsinβ
x'＝（0－v2）/2a'
h' ＝ x'sinβ = v2/2g
在光滑B斜面上：
合作探究
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）。
后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。
A
B
h
h
α
β
一、追寻守恒量
合作探究
二、动能和势能的相互转化
射箭运动
跳水运动
1.在以下体育比赛中，哪些能量之间发生了转化
合作探究
A
B
N
A
B
C
G
F
A、B等高
AC=CB
二、动能和势能的相互转化
2.由A到B过程中，能量如何转化
动能 势能
Ek＝mv2/2
重力势能
弹性势能
EP＝mgh
物体由于运动而具有的能叫做动能
相互作用的物体凭借其位置而具有的能叫做势能
物体的动能和势能之和称为物体的机械能，用E表示。E= Ek+ EP
注意:势能具有相对性,所以机械能也具有相对性,求机械能时应先规定零势能面.
3.机械能的定义及分类
Ep=kx2/2
精讲解疑
三、机械能守恒定律
情况一： 一个物体沿着光滑的曲面滑下，在A点时动能为Ek1，重力势能为Ep1 ；在B点时动能为Ek2，重力势能为Ep2 。试判断物体在A点的机械能E1和在B点的机械能E2的关系。
由动能定理：
从重力做功与重力势能变化的关系知:
结论：只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化，总的机械能守恒
合作探究
移项：
在图中，如果物体从位置B沿光滑曲面上升到位置A，重力做负功，这种情况下上述的关系是否成立？
思考与讨论：
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：
1. 在下面列举的各个实例中（除 A 外都不计空气阻力），哪些过程中机械能是守恒的？说明理由。
A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
B. 抛出的标枪在空中运动
C. 拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升
D. 在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来
解：
达标测评
情况二：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，判定弹簧和小球系统机械能是否守恒。
EP2+EK2=EP1+EK1
由动能定理：
WF= EK2-EK1
从弹力做功与弹性势能变化的关系知：
WF= EP1-EP2
EK2-EK1 = EP1-EP2
结论：只有系统内弹力做功时，只发生动能和弹性势能的相互转化，总的机械能守恒。
三、机械能守恒定律
精讲解疑
1、内容：在只有重力和弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
2、条件：（1）系统内只有重力（或弹力）做功；
（2）只发生动能和势能间的相互转化。
3、表达式： ① EP2+EK2=EP1+EK1 （ E2= E1）
三、机械能守恒定律
② △EK增＝△EP减
或△EK减＝△EP增
精讲解疑
【例题】把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大小是多少？
解：拉力F不做功，只有重力G做功，小球机械能守恒。
以最低点为参考平面。
O
B
A
θ
l
G
FT
分析：从 可以看出，初状态的θ角越大，cosθ 越小，
（1－cos θ ）就越大，v 也就越大。也就是说，最初把小球拉得越高，它到达最低点时的速度也就越大。
O
B
A
θ
l
1.确定研究对象；
2.对研究对象进行正确的受力分析；
3.判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件；
4.视解题方便选取零势能参考平面，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列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。
应用机械能守恒定律解题的一般步骤：
课堂小结
2. 质量为 m 的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为 h1 的位置 A 时，速度的大小为 v1 ；当它继续滑下到高度为 h2 的位置 B 时，速度的大小为 v2。在由高度 h1 滑到高度 h2 的过程中，重力做的功为 W。
解：
（1）根据动能定理列出方程，描述小球在A、B 两点间动能的关系；
（2）根据重力做功与重力势能的关系，把以上方程变形，以反映出小球运动过程中机械能是守恒的。
达标测评
3. 质量为 0.5 kg 的石块从 10 m 高处以 30o角斜向上方抛出（图 8.4-7），初速度 v0 的大小为 5 m/s。不计空气阻力，g 取 10m/s2。
解：
（1）石块落地时的速度是多大？请用机械能守恒定律和动能定理分别讨论。
（2）石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与哪些量无关？说明理由。
A．石块的质量 B．石块的初速度
C．石块初速度的仰角 D．石块抛出时的高度
达标测评