物理人教版（2019）必修第二册8.4机械能守恒定律 课件（共25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 课件（共25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 | 2024-04-07 12:05:06 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
大单元整体教学：《机械能守恒定律》
4.机械能守恒定律
大单元思维导图
碰鼻实验，问题导学
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。
---伽利略理想斜面实验
能量概念的“萌芽”
走到了机械能守恒的门口
等高线
追寻守恒量
追寻守恒量
A
B
h
h'
α
β
建模
【情境】两斜面光滑，小球在A斜面上高为h处静止滚下，在斜面B上速度为零时的高度为h' ， h 和h' 的大小关系怎样？如果减小斜面B的倾角呢？
在A斜面上：
在B斜面上：
结果：
a＝gsinα
x＝ v2/2a
h＝ x sinα＝v2/2g
a'＝－gsinβ
x' ＝(0－v2) /2a'
h'＝ x'sinβ = v2/2g
h'＝h，
且与β角的
大小无关。
结论：后来物理学家把这一事实说成“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。
项目一：动能与势能的相互转化
射箭运动
跳水运动
在以下体育比赛中，哪些能量之间发生了转化
撑杆跳运动
项目一：动能与势能的相互转化
A
C
B
问题1：小球的受力情况如何
问题2：由A到B过程中各个力做功情况如何？
问题3：由B到A过程中各个力做功情况如何？
问题4：这个实验说明了什么
动能与重力势能的相互转化
项目一：动能与势能的相互转化
问题1：小球的受力情况如何
问题2：弹簧被拉伸的过程中，各个力做功情况如何？
问题3：弹簧被压缩的过程中，各个力做功情况如何？
问题4：这个实验说明了什么
问题5：动能和势能之间确实可以转化，那么在转化的过程中，动能和势能的和是否保持不变呢？
v
v
动能与弹性势能的相互转化
项目二：机械能守恒定律
【情境1】高山滑雪是冬奥会的基础大项之一，可以简化为如右图的模型，滑雪者沿光滑曲面滑下，在某一时刻处在高度为h1的位置A，这时它的速度是v1。经过一段时间后，滑雪者下落到高度为h2的另一位置B，这时它的速度是v2。
【思考】动能和重力势能在相互转化时有什么规律
项目二：机械能守恒定律
1.在这个过程中，有哪些力对滑雪者做了功
2.利用动能定理可知，力对滑雪者做的功与滑雪者的动能有怎样的关系？
3.力对滑雪者做的功与滑雪者的重力势能有怎样的关系？请用表达式表示出来。
4.在此过程中，滑雪者的机械能有怎样的变化？推导出机械能守恒定律的表达式。
5.机械能守恒的条件是什么？
项目二：机械能守恒定律
【情境2】在光滑水平面上运动的物块把弹簧压缩，设弹簧被压缩x1时弹性势能为EP1，动能为EK1,设弹簧被压缩x2时弹性势能为EP2，动能为EK2
【思考】动能和弹性势能在相互转化时有什么规律
项目二：机械能守恒定律
1.在这个过程中，有哪些力对物块做了功？
2.利用动能定理可知，力对物块做的功与物块的动能有怎样的关系？
3.力对物块做的功与物块的弹性势能有怎样的关系？请用表达式表示出来。
4.在此过程中，物块的机械能有怎样的变化？推导出机械能守恒定律的表达式。
5.机械能守恒的条件是什么？
项目二：机械能守恒定律
1.内容
2.守恒条件
做功角度：
能量角度：
3.表达式：
三种形式
守恒观点
转化观点
转移观点
机械能守恒定律
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
1.抛体模型(不计一切摩擦)
竖直上抛
竖直下抛
斜上抛
平抛
斜下抛
（1）小球抛出后机械能是否守恒？
守恒
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
2.含弹簧模型(弹簧质量不计)
（1）释放小球后，小球与弹簧组成的系统机械能守恒吗？
守恒
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
3.板块模型
（1）若A固定在水平面上，且不计一切摩擦。B机械能守恒吗？
（2）若A未固定在水平面上，且不计一切摩擦。
A、B组成的系统机械能守恒吗？
B机械能守恒吗？
守恒
守恒
不守恒
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
3.斜面板块模型
（1）若斜面体未固定在水平面上，且不计一切摩擦。
A、B组成的系统机械能守恒吗？
（1）若斜面体未固定在水平面上，且不计一切摩擦。
小球和斜面组成的系统机械能守恒吗？
（2）若斜面体未固定在水平面上，且不计一切摩擦。
小球机械能守恒吗？
轻绳
守恒
不守恒
守恒
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
4.绳杆模型（轻绳、轻杆）
（1）若斜面体固定在水平面上，且不计一切摩擦。
A、B组成的系统机械能守恒吗？
（1）球A、球B组成的系统机械能守恒吗？
（2）球A机械能守恒吗？若不守恒机械能怎么变？
守恒
守恒
不守恒，机械能变小
项目三：典例训练
项目三：典例训练
【典例2】如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体竖直运动的加速度大小总是小于自由落体的加速度g，同自由落体相比，下落相同的高度，所花费的时间要长，这使得实验者有较长的时间从容的观测、研究。B球的质量是A球的质4量的倍。（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。
(1)用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地的高度是h。现释放B球，当B球刚落地时，求A球的速度大小。
【机械能守恒定律】
① 根据系统机械能守恒：
4mgh-mgh=(m+4m)v2/2
项目三：典例训练
【典例2】如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体竖直运动的加速度大小总是小于自由落体的加速度g，同自由落体相比，下落相同的高度，所花费的时间要长，这使得实验者有较长的时间从容的观测、研究。B球的质量是A球的质4量的倍。（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。
（2）将小球B套在水平光滑长杆上，跨过定滑轮轻绳另一端连接A（A与地面距离足够大），设初始状态滑轮右侧部分绳长为L与水平方向的夹角为θ，现将A、B由静止同时释放，求B速度的最大值。
项目三：典例训练
【典例2】如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体竖直运动的加速度大小总是小于自由落体的加速度g，同自由落体相比，下落相同的高度，所花费的时间要长，这使得实验者有较长的时间从容的观测、研究。B球的质量是A球的质4量的倍。（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。
（3）将球C用劲度系数为k的轻质弹簧连接在A上，球B放在倾角a=的固定光滑斜面上．现用手控制住B，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，同时保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行．已知C的质量和A的质量相同，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计．开始时整个系统处于静止状态；释放B后，B沿斜面下滑至速度最大时，C恰好离开地面。求B的最大速度。
项目三：典例训练
【典例2】一质量为m的小球用长为 的轻绳悬挂于O点，小球在大小不变的水平拉力正作用下，从平衡位置P点移动到Q点，这时绳与竖直方向的夹角为 ，如图所示，求:
(1)该过程拉力做的功是多少
(2)如果是缓慢拉到Q点，拉力做的功是多少
(3)如果是F大小恒定方向始终与绳垂直，拉力做的功是多少
方 法 总 结
选取研究对象确定研究过程
判断
机械能是否守恒
注意物体间的速度、位移关系
选取方便求解问题的机械能守恒表达式
课堂小结与作业
[课堂小结]
说一说本节课你收获了什么
[作业]
完成本节巩固案
检
大单元整体教学：《机械能守恒定律》
4.机械能守恒定律
大单元思维导图
碰鼻实验，问题导学
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。
---伽利略理想斜面实验
能量概念的“萌芽”
走到了机械能守恒的门口
等高线
追寻守恒量
追寻守恒量
A
B
h
h'
α
β
建模
【情境】两斜面光滑，小球在A斜面上高为h处静止滚下，在斜面B上速度为零时的高度为h' ， h 和h' 的大小关系怎样？如果减小斜面B的倾角呢？
在A斜面上：
在B斜面上：
结果：
a＝gsinα
x＝ v2/2a
h＝ x sinα＝v2/2g
a'＝－gsinβ
x' ＝(0－v2) /2a'
h'＝ x'sinβ = v2/2g
h'＝h，
且与β角的
大小无关。
结论：后来物理学家把这一事实说成“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。
项目一：动能与势能的相互转化
射箭运动
跳水运动
在以下体育比赛中，哪些能量之间发生了转化
撑杆跳运动
项目一：动能与势能的相互转化
A
C
B
问题1：小球的受力情况如何
问题2：由A到B过程中各个力做功情况如何？
问题3：由B到A过程中各个力做功情况如何？
问题4：这个实验说明了什么
动能与重力势能的相互转化
项目一：动能与势能的相互转化
问题1：小球的受力情况如何
问题2：弹簧被拉伸的过程中，各个力做功情况如何？
问题3：弹簧被压缩的过程中，各个力做功情况如何？
问题4：这个实验说明了什么
问题5：动能和势能之间确实可以转化，那么在转化的过程中，动能和势能的和是否保持不变呢？
v
v
动能与弹性势能的相互转化
项目二：机械能守恒定律
【情境1】高山滑雪是冬奥会的基础大项之一，可以简化为如右图的模型，滑雪者沿光滑曲面滑下，在某一时刻处在高度为h1的位置A，这时它的速度是v1。经过一段时间后，滑雪者下落到高度为h2的另一位置B，这时它的速度是v2。
【思考】动能和重力势能在相互转化时有什么规律
项目二：机械能守恒定律
1.在这个过程中，有哪些力对滑雪者做了功
2.利用动能定理可知，力对滑雪者做的功与滑雪者的动能有怎样的关系？
3.力对滑雪者做的功与滑雪者的重力势能有怎样的关系？请用表达式表示出来。
4.在此过程中，滑雪者的机械能有怎样的变化？推导出机械能守恒定律的表达式。
5.机械能守恒的条件是什么？
项目二：机械能守恒定律
【情境2】在光滑水平面上运动的物块把弹簧压缩，设弹簧被压缩x1时弹性势能为EP1，动能为EK1,设弹簧被压缩x2时弹性势能为EP2，动能为EK2
【思考】动能和弹性势能在相互转化时有什么规律
项目二：机械能守恒定律
1.在这个过程中，有哪些力对物块做了功？
2.利用动能定理可知，力对物块做的功与物块的动能有怎样的关系？
3.力对物块做的功与物块的弹性势能有怎样的关系？请用表达式表示出来。
4.在此过程中，物块的机械能有怎样的变化？推导出机械能守恒定律的表达式。
5.机械能守恒的条件是什么？
项目二：机械能守恒定律
1.内容
2.守恒条件
做功角度：
能量角度：
3.表达式：
三种形式
守恒观点
转化观点
转移观点
机械能守恒定律
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
1.抛体模型(不计一切摩擦)
竖直上抛
竖直下抛
斜上抛
平抛
斜下抛
（1）小球抛出后机械能是否守恒？
守恒
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
2.含弹簧模型(弹簧质量不计)
（1）释放小球后，小球与弹簧组成的系统机械能守恒吗？
守恒
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
3.板块模型
（1）若A固定在水平面上，且不计一切摩擦。B机械能守恒吗？
（2）若A未固定在水平面上，且不计一切摩擦。
A、B组成的系统机械能守恒吗？
B机械能守恒吗？
守恒
守恒
不守恒
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
3.斜面板块模型
（1）若斜面体未固定在水平面上，且不计一切摩擦。
A、B组成的系统机械能守恒吗？
（1）若斜面体未固定在水平面上，且不计一切摩擦。
小球和斜面组成的系统机械能守恒吗？
（2）若斜面体未固定在水平面上，且不计一切摩擦。
小球机械能守恒吗？
轻绳
守恒
不守恒
守恒
项目二：机械能守恒定律
机械能守恒判断
4.绳杆模型（轻绳、轻杆）
（1）若斜面体固定在水平面上，且不计一切摩擦。
A、B组成的系统机械能守恒吗？
（1）球A、球B组成的系统机械能守恒吗？
（2）球A机械能守恒吗？若不守恒机械能怎么变？
守恒
守恒
不守恒，机械能变小
项目三：典例训练
项目三：典例训练
【典例2】如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体竖直运动的加速度大小总是小于自由落体的加速度g，同自由落体相比，下落相同的高度，所花费的时间要长，这使得实验者有较长的时间从容的观测、研究。B球的质量是A球的质4量的倍。（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。
(1)用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地的高度是h。现释放B球，当B球刚落地时，求A球的速度大小。
【机械能守恒定律】
① 根据系统机械能守恒：
4mgh-mgh=(m+4m)v2/2
项目三：典例训练
【典例2】如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体竖直运动的加速度大小总是小于自由落体的加速度g，同自由落体相比，下落相同的高度，所花费的时间要长，这使得实验者有较长的时间从容的观测、研究。B球的质量是A球的质4量的倍。（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。
（2）将小球B套在水平光滑长杆上，跨过定滑轮轻绳另一端连接A（A与地面距离足够大），设初始状态滑轮右侧部分绳长为L与水平方向的夹角为θ，现将A、B由静止同时释放，求B速度的最大值。
项目三：典例训练
【典例2】如图所示的装置叫做阿特伍德机，是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。绳子两端的物体竖直运动的加速度大小总是小于自由落体的加速度g，同自由落体相比，下落相同的高度，所花费的时间要长，这使得实验者有较长的时间从容的观测、研究。B球的质量是A球的质4量的倍。（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。
（3）将球C用劲度系数为k的轻质弹簧连接在A上，球B放在倾角a=的固定光滑斜面上．现用手控制住B，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，同时保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行．已知C的质量和A的质量相同，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计．开始时整个系统处于静止状态；释放B后，B沿斜面下滑至速度最大时，C恰好离开地面。求B的最大速度。
项目三：典例训练
【典例2】一质量为m的小球用长为 的轻绳悬挂于O点，小球在大小不变的水平拉力正作用下，从平衡位置P点移动到Q点，这时绳与竖直方向的夹角为 ，如图所示，求:
(1)该过程拉力做的功是多少
(2)如果是缓慢拉到Q点，拉力做的功是多少
(3)如果是F大小恒定方向始终与绳垂直，拉力做的功是多少
方 法 总 结
选取研究对象确定研究过程
判断
机械能是否守恒
注意物体间的速度、位移关系
选取方便求解问题的机械能守恒表达式
课堂小结与作业
[课堂小结]
说一说本节课你收获了什么
[作业]
完成本节巩固案
检