【课件】8.4《机械能守恒定律》课件-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

1、高一物理必修二8.4 机械能守恒定律 北京冬奥会跳台滑雪比赛中，运动员从高高的北京冬奥会跳台滑雪比赛中，运动员从高高的斜坡滑下，又滑上另一个斜坡，顺势冲入空中，完斜坡滑下，又滑上另一个斜坡，顺势冲入空中，完成一系列动作，惊艳了全场。成一系列动作，惊艳了全场。 运动员为什么可以冲入空中？第一个斜坡的作运动员为什么可以冲入空中？第一个斜坡的作用是什么？用是什么？ 其实似曾相识的情形，早在伽利略完成斜面实其实似曾相识的情形，早在伽利略完成斜面实验的时候，人们就注意到了验的时候，人们就注意到了一、追寻守恒量一、追寻守恒量小球从左侧斜面滑下后，无论右侧斜面是陡一些，还是缓一些，小球总能到达右侧斜面上高度

2、大致相同的位置，这个位置比左侧斜面释放小球的位置略低一点。实验现象：实验现象：这一事实说明小球在运动过程中“某个量是守恒的”。之后人们把这个量称为能量。实验结论：实验结论：在空气阻力和摩擦力很小时，无论右侧斜面是陡一些，还是缓一些，小球总能到达右侧斜面上与释放点等高的位置。这就好像小球记住了某个特征，每一次小球的运动都能够达到这个特征。合理推理：（理想实验法合理推理：（理想实验法）能量能量机械能机械能内能内能光能光能电能电能化学能化学能核能核能动能动能势能势能重力势能重力势能弹性势能弹性势能也叫位能，相互作用的物体凭相互作用的物体凭借其位置而具有的能叫做势能借其位置而具有的能叫做势能能量既不会

3、凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。在初中物理，我们学习了能量守恒定律：在初中物理，我们学习了能量守恒定律：那么，我们在本节要学习的机械能守恒那么，我们在本节要学习的机械能守恒定律要满足什么条件呢？定律要满足什么条件呢？机械能守恒定律，说明只有机械能内部的动能和势能机械能守恒定律，说明只有机械能内部的动能和势能相互转化，而没有其他形式的能参与，那么满足什么相互转化，而没有其他形式的能参与，那么满足什么条件才没有其他形式的能参与呢？条件才没有其他形式的能参与呢？我们先看几个例子：我们先看几个例子：1.

4、重力势能与动能相互转化ACBA-B：在这个过程中，物体的速度增加了，表示物体的动能增加了。这说明，重力做了 正功，物体原来的重力势能转化成了动能。ACBB-C：在这个过程中，这时重力对物体做负功，物体的速度减小，表示物体的动能减少了。但由于物体的高度增加，它的重力势能增加了。这说明，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，这个过程只有重力做功。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/sv=0被压缩的弹簧具有弹性势能，当弹簧恢复原来形状时，就把

5、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。弹簧恢复原来形状弹簧恢复原来形状v=6m/s压缩的弹簧压缩的弹簧v=02.弹性势能与动能相互转化结论: 物体的动能和弹性势能可以相互转化，这个过程只有弹力做功。一、机械能： 动能、重力势能与弹性势能统称为机械能1 1、机械能是一个、机械能是一个状态量状态量。描述的是某一位置或某一时刻的机械。描述的是某一位置或某一时刻的机械能。能。2 2、机械能是一个、机械能是一个相对量相对量。其大小与参考系、零势能面的选取有。其大小与参考系、零势能面的选取有关。关。3 3、机械能是

6、、机械能是标量标量，只有大小，可正可负表示大小，没有方向。，只有大小，可正可负表示大小，没有方向。上面我们知道动能和重力势能是可以相互转化的，那么在转化过程中是否存在什么定量关系呢？接下来我们一起探讨一下。如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体沿光滑曲面滑下的过程中，下落的物体沿光滑曲面滑下的过程中，下落到高度为到高度为h1的的A处时速度为处时速度为v1，下落到高度为，下落到高度为h2的的B处时速度处时速度为为v2，重力加速度为，重力加速度为g，不计空气阻力，选择地面为参考平，不计空气阻力，选择地面为参考平面面(1)从从A至至B的过程中，物体受到哪些力？它们做功情况的过程中，物体受到哪些力？

7、它们做功情况如何？如何？(2)求物体在求物体在A、B处的机械能处的机械能EA、EB；(3)比较物体在比较物体在A、B处的机械能的大小处的机械能的大小（1）从A至B的过程中，物体受到重力、支持力作用重力做正功，支持力不做功(2)EAmgh1 mv12 EBmgh2 mv22(3)由动能定理得：WG mv22 mv12 又WGmgh1mgh2 联立以上两式可得： mv22mgh2 mv12mgh1 即EBEA.总结：在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。同样可以证明，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能互相转化时总的机械能也保持不变。让运动的物块向左运动压缩弹簧，分

8、析机械能是否守恒。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： EP2+EK2=EP1+EK1 （ E2= E1） EK增EP减或EK减EP增二、机械能守恒定律对于只有重力（或弹力）做功，在生活中，我们一般可以理解为没有阻力。包括摩擦阻力、空气阻力等，也就是说没有转化为其他形式能。解 以小球为研究对象。设最低点的重力势能为 0，以小球在最高点的状态作为初状态，以小球在最低点的状态作为末状态。在最高点的动能 Ek1 0，重力势能是Ep1 mg（l l co

9、s ）在最低点的重力势能 Ep2 0，而动能可以表示为Ek2 mv2/ 2运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒，即 Ek2 Ep2 Ek1 Ep1把初末状态下动能、重力势能的表达式代入，得 mv2/ 2 mg（ l l cos ）由此解出小球运动到最低点时的速度大小 把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为 l，最大偏角为 。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？)cos1(2glv课本例题应用机械能守恒定律的解题步骤。1判断下列说法的正误(1)通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化( )(2)机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用( )(3)合力做功为零，物体的机

10、械能一定保持不变( )(4)只有重力做功时，物体的机械能一定守恒( )2如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高为H处自由落下，不计空气阻力，重力加速度为g，以桌面所在水平面为参考平面，则小球落到地面前瞬间的机械能为_【例1】如图，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()A甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒B乙图中，A置于光滑水平面上，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒C丙图中，不计任何阻力和滑轮质量时A加速下落、B加速上升过程中，A、B系统机械能守恒D丁图中，系在橡皮条一端的小球向下摆动时，小球的机械能守恒二、机械能守恒定律的应用1机械能守恒定律的不同表达式项目表达

11、式物理意义说明从守恒的角度看Ek1Ep1Ek2Ep2或E初E末初状态的机械能等于末状态的机械能必须先选零势能面从转化角度看Ek2Ek1Ep1Ep2或EkEp过程中动能的增加量等于势能的减少量不必选零势能面从转移角度看EA2EA1EB1EB2或EAEB系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤(1)根据题意选取研究对象；(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在此过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在此过程中的初状态和末状态的机械能(4)根据机械能守恒定律的不同表达式列方程并求解【例2】如图所示，质量m50 kg的跳水