8.4 机械能守恒定律 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共16张PPT)
文档属性
| 名称 | 8.4 机械能守恒定律 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共16张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 47.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-07-13 14:52:12 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
第八章：机械能守恒定律
8.4 机械能守恒定律
学习目标
1、通过机械能守恒定律的学习，初步建立能量观念、体会守恒思想。
2、会用能量观念分析具体实例中动能与势能（包括弹性势能）之间的相互转化。
3、理解机械能守恒定律的推导过程。
4、会从做功和能量转化的角度判断机械能是否守恒，能应用机械能守恒定律解决有关问题，体会利用机械能守恒定律解决问题的便利性。
√
课堂引入
讨论这些情境中动能和势能的转化。
一、动能与势能的相互转化
伽利略理想斜面实验
思考：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？
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。
二、机械能守恒定律
情境一：只有重力做功
对小球，在下降过程中：
由动能定理：
移向得：
结论：
在只有重力做功时，动能和重力势能相互转化，而总的机械能保持不变。
√
二、机械能守恒定律
情境二：只有弹簧弹力做功
对小球，在运动过程中：
由动能定理：
由功能关系：
联立得：
移向得：
结论：在只有弹簧弹力做功的小球和弹簧系统内，动能和弹性势能相互转化，而系统的总机械能保持不变。
压缩的弹簧
v1=0
弹簧恢复原来形状
v2=6m/s
v1=6m/s
v2=0
二、机械能守恒定律
情境三：还有其他力做功
对小球，在下降过程中：
由动能定理：
移向得：
结论：有摩擦阻力做功时，机械能会改变。
结论：摩擦阻力做的功，等于机械能的改变量。
√
二、机械能守恒定律
1、内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。
2、机械能守恒的条件：只有重力或系统内的弹力做功。
3、表达式：常用表达式有三种
(1)
注意:选用此式解题时,需选取零势能面。
(2) ΔEk增=ΔEp减 （或 ΔEp增=ΔEk减）
(3) ΔEA增=ΔEB减 （或ΔEB增=ΔEA减）
4、机械能守恒的常见类型：
（1）物体只受重力或系统内弹力作用；
（2）物体除受重力或系统内弹力外,还受其他力,但其他力不做功；
（3）物体还受其他力,其他力做功，但其他力做功的代数和为0.
注:若其他力做功的代数和不为0，则机械
三、机械能守恒的判断
机械能守恒的判断方法
1、做功条件分析法：应用机械能守恒的条件进行判断。分析物体(或系统)的受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则物体(或系统)的机械能守恒。
2、能量转化分析法：从能量转化的角度进行判断。若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，机械能也没有转化成其他形式的能(如内能)，则系统的机械能守恒。
3、增减情况分析法：直接从各种形式机械能的增减情况进行判断。如系统的动能不变，势能增加，则系统的机械能不守恒。
练习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
√
√
练习2、（多选）如图，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由b→c的运动过程中，下列说法正确的是( )
A．小球和弹簧构成的系统总机械能守恒
B．小球的重力势能随时间先减少后增加
C．小球在b点时动能最大
D．小球动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
√
√
四、机械能守恒定律的应用
（一）单个物体的机械能守恒
课本93页，练习与应用T3
对石块在下落过程中，以地面为零势能面，由机械能守恒定律可得：
代入可解得：
对石块在下落过程中，由动能定理可得：
代入可解得：
m=0.5kg
v0=5m/s
h=10m
g=10m/s2
对于单体问题，动能定理和机械能守恒定律解题均比较方便。
四、机械能守恒定律的应用
（二）多个物体的机械能守恒
课本93页，练习与应用T4
分析：对A、B组成的系统，除重力外，拉力对A做正功、对B做负功，且拉力做功的代数和为0.
解：设A的质量为 m，B的质量为 3m，B落地时A的速度为 v。
对A、B组成的系统，在B下落 h、A上升h的过程中，以地面为参考系，由机械能守恒定律得：
解得：
A的质量是B的三倍
对于多体问题，机械能守恒定律解决问题更加方便。
四、机械能守恒定律的应用
总结：应用机械能守恒定律解决问题的基本思路：
练习3、如图所示，质量不计的轻杆一端安装在水平轴O上，杆的中央和另一端分别固定一个质量均为m的小球A和B，杆长为l，将轻杆在水平位置由静止开始释放，不计空气阻力。当轻杆通过竖直位置时，问：小球A、B的速度大小各是多少？
答案：
练习4、有一条长为L＝2 m的均匀金属链条，有一半长度在光滑的足够高的斜面上，斜面顶端是一个很小的圆弧，斜面倾角为30°，另一半长度竖直下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，则链条刚好全部滑出斜面时的速度为(g取10 m/s2)( )
A．2.5 m/s B． m/s C．m/s D． m/s
√
课堂小结
一、机械能守恒定律
机械能：重力势能、弹性势能与动能统称为机械能。
1、内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。
2、机械能守恒的条件：只有重力或系统内的弹力做功。
3、表达式：常用表达式有三种
(1)
注意:选用此式解题时,需选取零势能面。
(2) ΔEk增=ΔEp减 （或 ΔEp增=ΔEk减）
(3) ΔEA增=ΔEB减 （或ΔEB增=ΔEA减）
4、机械能守恒的常见类型：
（1）物体只受重力或系统内弹力作用；
（2）物体除受重力或系统内弹力外,还受其他力,但其他力不做功；
（3）物体还受其他力,其他力做功，但其他力做功的代数和为0.
注:若其他力做功的代数和不为0，则机械
课堂小结
二、机械能守恒的判断
1、做功条件分析法：若只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则物体(或系统)的机械能守恒。
2、能量转化分析法：若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，机械能没有转化成其他形式的能(如内能)，则系统的机械能守恒。
3、增减情况分析法：直接从各种形式机械能的增减情况进行判断。如系统的动能不变，势能增加，则系统的机械能不守恒。
三、机械能守恒定律的应用
1、对于单体问题，动能定理和机械能守恒定律解题均比较方便。
2、对于多体问题，机械能守恒定律解决问题更加方便。
3、解题基本思路：
练习与应用T5
第八章：机械能守恒定律
8.4 机械能守恒定律
学习目标
1、通过机械能守恒定律的学习，初步建立能量观念、体会守恒思想。
2、会用能量观念分析具体实例中动能与势能（包括弹性势能）之间的相互转化。
3、理解机械能守恒定律的推导过程。
4、会从做功和能量转化的角度判断机械能是否守恒，能应用机械能守恒定律解决有关问题，体会利用机械能守恒定律解决问题的便利性。
√
课堂引入
讨论这些情境中动能和势能的转化。
一、动能与势能的相互转化
伽利略理想斜面实验
思考：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？
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。
二、机械能守恒定律
情境一：只有重力做功
对小球，在下降过程中：
由动能定理：
移向得：
结论：
在只有重力做功时，动能和重力势能相互转化，而总的机械能保持不变。
√
二、机械能守恒定律
情境二：只有弹簧弹力做功
对小球，在运动过程中：
由动能定理：
由功能关系：
联立得：
移向得：
结论：在只有弹簧弹力做功的小球和弹簧系统内，动能和弹性势能相互转化，而系统的总机械能保持不变。
压缩的弹簧
v1=0
弹簧恢复原来形状
v2=6m/s
v1=6m/s
v2=0
二、机械能守恒定律
情境三：还有其他力做功
对小球，在下降过程中：
由动能定理：
移向得：
结论：有摩擦阻力做功时，机械能会改变。
结论：摩擦阻力做的功，等于机械能的改变量。
√
二、机械能守恒定律
1、内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。
2、机械能守恒的条件：只有重力或系统内的弹力做功。
3、表达式：常用表达式有三种
(1)
注意:选用此式解题时,需选取零势能面。
(2) ΔEk增=ΔEp减 （或 ΔEp增=ΔEk减）
(3) ΔEA增=ΔEB减 （或ΔEB增=ΔEA减）
4、机械能守恒的常见类型：
（1）物体只受重力或系统内弹力作用；
（2）物体除受重力或系统内弹力外,还受其他力,但其他力不做功；
（3）物体还受其他力,其他力做功，但其他力做功的代数和为0.
注:若其他力做功的代数和不为0，则机械
三、机械能守恒的判断
机械能守恒的判断方法
1、做功条件分析法：应用机械能守恒的条件进行判断。分析物体(或系统)的受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则物体(或系统)的机械能守恒。
2、能量转化分析法：从能量转化的角度进行判断。若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，机械能也没有转化成其他形式的能(如内能)，则系统的机械能守恒。
3、增减情况分析法：直接从各种形式机械能的增减情况进行判断。如系统的动能不变，势能增加，则系统的机械能不守恒。
练习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
√
√
练习2、（多选）如图，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由b→c的运动过程中，下列说法正确的是( )
A．小球和弹簧构成的系统总机械能守恒
B．小球的重力势能随时间先减少后增加
C．小球在b点时动能最大
D．小球动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
√
√
四、机械能守恒定律的应用
（一）单个物体的机械能守恒
课本93页，练习与应用T3
对石块在下落过程中，以地面为零势能面，由机械能守恒定律可得：
代入可解得：
对石块在下落过程中，由动能定理可得：
代入可解得：
m=0.5kg
v0=5m/s
h=10m
g=10m/s2
对于单体问题，动能定理和机械能守恒定律解题均比较方便。
四、机械能守恒定律的应用
（二）多个物体的机械能守恒
课本93页，练习与应用T4
分析：对A、B组成的系统，除重力外，拉力对A做正功、对B做负功，且拉力做功的代数和为0.
解：设A的质量为 m，B的质量为 3m，B落地时A的速度为 v。
对A、B组成的系统，在B下落 h、A上升h的过程中，以地面为参考系，由机械能守恒定律得：
解得：
A的质量是B的三倍
对于多体问题，机械能守恒定律解决问题更加方便。
四、机械能守恒定律的应用
总结：应用机械能守恒定律解决问题的基本思路：
练习3、如图所示，质量不计的轻杆一端安装在水平轴O上，杆的中央和另一端分别固定一个质量均为m的小球A和B，杆长为l，将轻杆在水平位置由静止开始释放，不计空气阻力。当轻杆通过竖直位置时，问：小球A、B的速度大小各是多少？
答案：
练习4、有一条长为L＝2 m的均匀金属链条，有一半长度在光滑的足够高的斜面上，斜面顶端是一个很小的圆弧，斜面倾角为30°，另一半长度竖直下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，则链条刚好全部滑出斜面时的速度为(g取10 m/s2)( )
A．2.5 m/s B． m/s C．m/s D． m/s
√
课堂小结
一、机械能守恒定律
机械能：重力势能、弹性势能与动能统称为机械能。
1、内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。
2、机械能守恒的条件：只有重力或系统内的弹力做功。
3、表达式：常用表达式有三种
(1)
注意:选用此式解题时,需选取零势能面。
(2) ΔEk增=ΔEp减 （或 ΔEp增=ΔEk减）
(3) ΔEA增=ΔEB减 （或ΔEB增=ΔEA减）
4、机械能守恒的常见类型：
（1）物体只受重力或系统内弹力作用；
（2）物体除受重力或系统内弹力外,还受其他力,但其他力不做功；
（3）物体还受其他力,其他力做功，但其他力做功的代数和为0.
注:若其他力做功的代数和不为0，则机械
课堂小结
二、机械能守恒的判断
1、做功条件分析法：若只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则物体(或系统)的机械能守恒。
2、能量转化分析法：若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，机械能没有转化成其他形式的能(如内能)，则系统的机械能守恒。
3、增减情况分析法：直接从各种形式机械能的增减情况进行判断。如系统的动能不变，势能增加，则系统的机械能不守恒。
三、机械能守恒定律的应用
1、对于单体问题，动能定理和机械能守恒定律解题均比较方便。
2、对于多体问题，机械能守恒定律解决问题更加方便。
3、解题基本思路：
练习与应用T5