機械能守恒定律 課件 （知識建構(gòu)遷移）高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

第4節(jié)

機械能守恒定律第八章機械能守恒定律學科素養(yǎng)與目標要求1.知道機械能的概念，理解動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化.2.掌握機械能守恒的內(nèi)容及適用條件.3.會用機械能守恒定律解決有關(guān)問題.復習回顧重力所做的功等于物體重力勢能的減少量。物體由于運動而具有的能量物體由于被舉高而具有的能量物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量1.重力勢能：（1）定義：

（2）表達式：

2.動能：（1）定義：

（2）表達式：3.彈性勢能：（1）定義：

（2）表達式：

4.重力做功與重力勢能的關(guān)系：重力做多少正功，重力勢能就減少多少重力做多少負功，重力勢能就增加多少5.動能定理的內(nèi)容：

物體所受合力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中動能的變化合外力做多少正功，動能就增加多少合外力做多少負功，動能就減少多少一、追尋守恒量觀察以上實驗物體的運動，有什么相同點呢？在不考慮各種阻力的情況下，物體都能達到原來的高度。這些相同點不只是在一個運動中存在，而是一個普遍現(xiàn)象，那么在這些運動當中是否隱藏著某個守恒量，這個守恒量又是什么？一、追尋守恒量ABhv0=01.在小球運動的過程中，那些物理量是變化的，如何變化？高度減小時，速度增大高度增大時，速度減小2.在小球運動的過程中，什么物理量是不變的呢？二、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化ABhv0=0小球下降過程：重力勢能減少重力做正功，重力勢能增加重力做負功，小球上升過程：但小球速度增大了，表明小球動能增加了這說明在此過程中，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化成了動能。但小球速度減少了，表明小球動能減少了這說明在此過程中，小球的動能又轉(zhuǎn)化成了重力勢能。在整個過程中，小球的動能與重力勢能的總和保持不變。動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化二、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化動能與彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化1.被壓縮的彈簧具有

能，當彈簧恢復原來形狀過程中，彈力對與之接觸的物體做

功，彈簧的

能減少，物體的

增大，說明物體的

能增加，

能轉(zhuǎn)化為

能2.當一物體以一定速度壓縮彈簧，在這一過程中彈簧被壓縮，彈力對接觸的物體做

功，彈簧彈簧的

能增加，物體的

減小，說明物體的

能減少，

能轉(zhuǎn)化為

能正動彈性勢負彈性勢動速度彈性勢動彈性勢動速度彈性勢二、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化重力做功時，重力勢能與動能相互轉(zhuǎn)化彈力做功時，彈性勢能與動能相互轉(zhuǎn)化重力勢能、彈性勢能與動能都是機械運動中的能量形式，統(tǒng)稱為機械能（mechanicalenergy）。通過重力或彈力做功，機械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。三、機械能守恒定律物體沿光滑曲面下滑，在某一時刻處在高度為h1的位置A，這時它的速度是v1。經(jīng)過一段時間后，物體下落到高度為h2的另一位置B，這時它的速度是v2。用W表示這一過程中重力做的功。問題1：重力對物體做的功與物體重力勢能的減少量有何關(guān)系？問題2：重力對物體做的功與物體動能的增加量之間有何關(guān)系？問題3：聯(lián)立以上兩式可得到什么關(guān)系？三、機械能守恒定律物體沿光滑曲面下滑，在某一時刻處在高度為h1的位置A，這時它的速度是v1。經(jīng)過一段時間后，物體下落到高度為h2的另一位置B，這時它的速度是v2。用W表示這一過程中重力做的功。問題4：如果物體從位置B沿光滑曲面上升到位置A，上式是否還成立？問題5：如果物體從A到B的過程中，曲面粗糙，上式是否還成立？成立不成立三、機械能守恒定律結(jié)論：在只有重力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化時總的機械能保持不變同樣可以證明：在只有彈力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化時總的機械能也保持不變在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。這叫作機械能守恒定律.三、機械能守恒定律在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。這叫作機械能守恒定律.1.內(nèi)容：2.機械能守恒的條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功3.表達式：1.動能增加，勢能一定減小，且動能增加量等于勢能減小量。2.動能減小，勢能一定增加，且動能減小量等于勢能增加量。（1）守恒角度：（2）轉(zhuǎn)化角度：ΔEk＝－ΔEp或ΔEp＝－ΔEk（3）轉(zhuǎn)移角度：ΔEA＝－ΔEB1.思考：只有重力或彈力做功僅僅指的是物體只受重力或彈力嗎？只有重力或彈力做功指的是三、機械能守恒定律對機械能守恒條件的理解：（1）只受重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力，不受其他力（2）雖然還受其他力，但是除重力或彈力外，其他力不

做功，或做功代數(shù)和時刻為零。2.如何判斷系統(tǒng)機械能守恒：（1）做功角度：系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功（2）能量轉(zhuǎn)化角度：系統(tǒng)內(nèi)只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化例1如圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的

為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動。在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是（

）C變式訓練1、關(guān)于物體的機械能是否守恒的敘述，下列說法中正確的是

（

）A、做勻速直線運動的物體，機械能一定守恒B、做勻變速直線運動的物體，機械能一定守恒C、外力對物體所做的功等于0時，機械能一定守恒D、物體若只有重力做功，機械能一定守恒例2：在離地面高h的地方，以v0的速度水平拋出一石塊，若空氣阻力不計，求石塊剛落至地面時速度的大?。猓?/p>

3恰當選參考平面確定初狀態(tài)和末狀態(tài)的機械能4建方程1選取對象，受力分析2判斷機械能是否守恒v0

hGGv由機械能守恒定律有：選取石塊為研究對象，從被拋出到剛落至地面，只有重力做功，機械能守恒選地面為零勢能面初狀態(tài)：(1)確定研究對象(物體或系統(tǒng))，進行正確的受力分析(2)判斷機械能是否守恒。(3)恰當選取參考平面，確定研究對象在初、末狀態(tài)時的機械能。(4)選取恰當?shù)谋磉_式列方程求解。小結(jié)：應(yīng)用機械能守恒定律解題步驟機械能守恒定律不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便；應(yīng)用機械能守恒定律解決問題，只需考慮運動的始末狀態(tài)，不必考慮兩個狀態(tài)之間過程的細節(jié)。因此一些難以用牛頓運動定律解決的問題，應(yīng)用機械能守恒定律則易于解決。變式訓練2把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，擺長為l，最大偏角為θ。如果阻力可以忽略，小球運動到最低點時的速度大小是多少？AlθOB課堂小結(jié)一、機械能：重力勢能、彈性勢能與動能統(tǒng)稱為機械能重力做功時，重力勢能與動能相互轉(zhuǎn)化彈力做功時，彈性勢能與動能相互轉(zhuǎn)化在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。這叫作機械能守恒定律.1.內(nèi)容：2.機械能守恒的條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功3.表達式：（1）