8.4机械能守恒定律课件（共30张PPT）+素材

(共30张PPT)
第四节
机械能守恒定律
2020-2021学年度人教版高中物理必修2
第八章
机械能守恒定律
生活中有很多动能和势能相互转化的例子
新课导入
1.动能和势能之间的转化是通过什么来实现的呢？
2.动能和势能之间的相互转化遵循什么规律呢？
思考：
思考讨论
伽利略理想斜面实验
A
B
h
h'
探究：　小球能否到达等高处
试证明：小球在光滑的斜面Ａ上从高为h处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面Ｂ，速度变为零时的高度为h'，h和h'的大小关系怎样？如果减小斜面B的倾角呢？
一、追寻守恒量
探究新知
在A斜面上：
a＝gsinα
x＝
v2/2a
h
＝
x
sinα＝v2/2g
在B斜面上：
a'＝－gsinβ
x'＝（0－v2）/2a'
h'
＝
x'sinβ
=
v2/2g
结论：h'＝h，且与β角的大小无关。
A
B
h
h'
α
β
证明：　
一、追寻守恒量
　　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
点击画面播放视频
一、追寻守恒量
1.重力势能与动能相互转化
A→B：物体的速度增加，即物体的动能增加，说明物体的重力势能转化成了动能。
二、动能与势能的相互转化
A
C
B
B→C：重力对物体做负功，物体的速度减小，即动能减少。但高度增加，即重力势能增加。说明物体的动能转化成了重力势能。
结论:
物体的动能和重力势能可以相互转化。
探究新知
2.弹性势能与动能相互转化
由小球接触弹簧到速度为零的这一过程中，弹力做负功，弹簧的弹性势能增加，而物体速度减小，动能减少。小球原来的动能转化成了弹性势能。
v=6m/s
v=0
二、动能与势能的相互转化
被压缩的弹簧具有弹性势能，当弹簧恢复原来形状时，就把跟它接触的物体弹出去。这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体得到一定的速度，动能增加。物体原来的弹性势能转化成了动能。
2.弹性势能与动能相互转化
弹簧恢复原来形状
v=6m/s
压缩的弹簧
v=0
二、动能与势能的相互转化
运动员从跳板上弹起的过程中，跳板的弹性势能转化为运动员的动能。
结论:
物体的动能和弹性势能可以相互转化。
二、动能与势能的相互转化
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（mechanical
energy）。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。
3.机械能
二、动能与势能的相互转化
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？
?
思考讨论
h2
h1
v2
h1
h2
Δh
v1
情景一：落体运动（选地面为参考面）
只有重力作功的情况下，物体的机械能总量保持不变。
三、机械能守恒定律
探究新知
情景二：曲线运动
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：
G
FN
只有重力作功的情况下，物体的机械能总量保持不变。
三、机械能守恒定律
在只有弹簧弹力做功的物体和弹簧系统内，动能和弹性势能相互转化，且机械能的总量保持不变。
在光滑水平面上，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
情景三：弹簧弹力做功
由动能定理：
三、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，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
或
ΔEA减=ΔEB增
（3）ΔEA=-ΔEB
（2）ΔEk=
-ΔEp
（1）EK2+EP2=EK1+EP1
即
E2=E1
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(其他力不做功)，机械能守恒。（此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力）
（1）系统不受外力。
（2）系统受其它力，而其他力不做功，只有重力（弹力）做功；
（3）系统受外力，除重力（弹力）以外的力也做功，但外力做功的代数和为零。
4.对守恒条件的理解：
三、机械能守恒定律
拓展：对于由两个或两个以上物体(包括弹簧在内组成的系统)，如果系统只有重力做功或弹力做功，物体间只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统与外界没有机械能的转移，也没有机械能与其他形式能的转化，则系统的机械能就守恒。
三、机械能守恒定律
【例题】把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图），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？
【解析】系统只有重力做功，机械能守恒。
θ
Ep=0
在最高点:
Ek1＝0，重力势能：
Ep1＝mg（l
－
l
cos
θ）
在最低点:
Ep2＝0，
动能：
由机械能守恒，有：Ek2＋Ep2
＝
Ek1＋Ep1
l
例题讲解
拓展：由上述结果分析，如果改变释放时的角度，小球运动到最低点的速度有何变化？
θ
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。
三、机械能守恒定律
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
1，在下列情况中，机械能守恒的是
（
）
A．飘落的树叶
B．沿着斜面匀速下滑的物体
C．被起重机匀加速吊起的物体
D．不计空气阻力，推出的铅球在空中运动的过程
D
课堂练习
2，关于机械能，下列说法中正确的是（
）
A．做变速运动的物体，只要有摩擦力存在，机械能一定减少
B．如果物体所受的合外力不为零，则机械能一定发生变化
C．作斜抛运动的物体，不计空气阻力时，机械能是守恒的。因而物体在同一高度,
具有相同的速度
D．在水平面上做变速运动的物体，它的机械能不一定变化
D
3.（2021·重庆北碚区·西南大学附中高一月考）（多选）如图所示，以下情景均不计摩擦和空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空，火箭的机械能守恒
B．乙图中，物块在外力F的作用下匀速上滑，物块的机械能守恒
C．丙图中，物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中，物块A的机械能不守恒
D．丁图中，物块A加速下落，物块B加速上升的过程中，A、B系统机械能守恒
CD
4，（2021·全国高一课时练习）(多选）从离地高为H的阳台上以速度v竖直向上抛出质量为m的物体，它上升h后又返回下落，最后落在地面上，则下列说法中正确的是（不计空气阻力，以地面为参考平面）（　　）
A．物体在最高点时机械能为mg(H＋h)
B．物体落地时的机械能为mg(H＋h)＋
mv2
C．物体落地时的机械能为mgH＋
mv2
D．物体在落回过程中，经过阳台时的机械能为mgH＋
mv2
ACD
5，（2021·重庆市第三十七中学校高一月考）光滑水平面上有A、B两木块，A、B之间用一轻弹簧拴接，A靠在墙壁上，用力F向左推B使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态，若突然撤去力F，则下列说法中正确的是（　　）
A．木块A离开墙壁前，A、B组成的系统机械能守恒
B．木块A离开墙壁后，A、B组成的系统机械能守恒
C．木块A离开墙壁前，A、B弹簧组成的系统机械能守恒
D．木块A离开墙壁后，A、B弹簧组成的系统机械能不守恒
C
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。
内容：
表达式：
适用条件：
只有重力做功或弹力做功
机械能守恒定律
课堂小结
谢谢聆听