機械能守恒定律高一物理完整版講課件（人教版2019）

8.4機械能守恒定律追尋守恒量機械能機械能守恒定律機械能守恒定律的應(yīng)用一、追尋守恒量伽利略斜面實驗1.動力學(xué)角度：先加速下滑，后減速上滑。能否從其他的角度進行分析呢？伽利略斜面實驗小球在運動的過程中，好像記得自己起始的高度，用物理學(xué)的語言來說，這說明存在一個與高度相關(guān)的物理量。這個量是守恒的，后來物理學(xué)家就把這個量叫做能量。能量概念的引入是科學(xué)前輩們追尋守恒量的一個重要事例。伽利略斜面實驗在伽利略斜面實驗中，釋放小球后，小球開始運動，獲得速度，具有動能；當(dāng)運動到斜面中間的某一位置時，小球又有一定的高度，具有勢能；把小球的動能與勢能的總和稱為機械能。下滑時重力勢能減少，動能增加上滑時重力勢能增加，動能減少2.能量角度：【總結(jié)】1.重力勢能、彈性勢能與動能都是機械運動中的能量形式——機械能。2.通過重力或彈力做功，機械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。二、機械能機械能是動能、重力勢能、彈性勢能的統(tǒng)稱，用符號E

表示。3.性質(zhì)：機械能是標量，具有相對性1.概念：2.表達式：4.機械能之間的轉(zhuǎn)化：4.機械能之間的轉(zhuǎn)化：4.機械能之間的轉(zhuǎn)化：動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量的關(guān)系？我們討論物體沿光滑曲面滑下的情形。這種情形下，物體受到重力和曲面支持力的作用，因為支持力方向與運動方向垂直，支持力不做功，所以，只有重力做功。情景1情景11.舉例推導(dǎo)動能定理：功能關(guān)系：光滑曲面聯(lián)立變形：【結(jié)論】只有重力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能與重力勢能互相轉(zhuǎn)化時總的機械能保持不變。情景1x原長

21光滑平面2.舉例推導(dǎo)動能定理：功能關(guān)系：聯(lián)立變形：情景2【結(jié)論】只有彈力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能與重力勢能互相轉(zhuǎn)化時總的機械能保持不變。情景2一個小球在真空中做自由落體運動，另一個同樣的小球在黏性較大的液體中由靜止開始下落。它們都由高度為h1的地方下落到高度為h2的地方。在這兩種情況下，重力做的功相等嗎？重力勢能的變化相等嗎？動能的變化相等嗎？重力勢能各轉(zhuǎn)化成什么形式的能？

情景33.總結(jié)歸納動能定理：功能關(guān)系：W非=01.內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。2.表達式：需要設(shè)定零勢能面E1=E2Ek1+Ep1=Ek2+Ep2三、機械能守恒定律（1）研究對象——系統(tǒng)x原長

21物體+地球物體+地球+彈簧3.機械能守恒條件：3.機械能守恒條件：vv0GGv0G自由落體運動豎直上拋運動平拋運動（2）物體系統(tǒng)只受重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力，不受其他力。小球和彈簧組成的系統(tǒng)在豎直方向上做往返運動。（3）物體受重力或彈簧彈力，還受其他力，但其他力不做功。乙甲ABCA光滑斜面上運動的物體v03.機械能守恒條件：4.判斷機械能是否守恒的方法

（1）用做功來判斷：分析系統(tǒng)受力，只有重力或者彈力做功，沒有其他力做功或者其他力做功代數(shù)和為零，則系統(tǒng)機械能守恒。（2）用能量轉(zhuǎn)化來判定：系統(tǒng)只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，沒有機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)機械能守恒。【典例1】下列情況中，說法正確的是（）A．物體做勻速運動時，機械能一定守恒B．物體所受合外力做功為零時，機械能一定守恒C．物體所受合外力做功不為零時，機械能可能守恒D．物體做曲線運動時，機械能一定不守恒練一練：【正確答案】C【變式訓(xùn)練】1.下列物體在運動過程中，機械能可視作守恒的是（）A．飄落中的秋葉B．乘電梯勻速上升的人C．沿粗糙斜面勻速下滑的木箱D．被擲出后在空中運動的鉛球【正確答案】D練一練：【變式訓(xùn)練】2.如圖所示，下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是()A．甲圖物體A將彈簧壓縮的過程中，物體A的機械能守恒B．乙圖物體B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時，機械能守恒C．丙圖不計任何阻力時A加速下落、B加速上升的過程中，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒D．丁圖不計空氣阻力，小球由水平位置A處靜止釋放，運動到B處的過程中，機械能守恒BCDA與彈簧組成的系統(tǒng)機械能才守恒只有重力做功，其他力做功代數(shù)和為0AB組成的額系統(tǒng)內(nèi)，只有動能與勢能轉(zhuǎn)化小球所受的拉力不做功，只有重力做功練一練：小結(jié)：四、機械能守恒定律的應(yīng)用類別表達式物理意義從不同狀態(tài)看Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E初=E末初狀態(tài)的機械能等于末狀態(tài)的機械能從轉(zhuǎn)化角度看Ek2-Ek1=Ep1-Ep2或ΔEk=-ΔEp動能的增加量等于勢能的減少量從轉(zhuǎn)移角度看或ΔEA=-ΔEB兩個物體組成的系統(tǒng)，A物體增加的機械能等于B物體減少的機械能練一練：

【例1】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？練一練：練一練：

【例2】A的質(zhì)量m1=4m，B的質(zhì)量m2=m，斜面固定在水平地面上。開始時將B按在地面上不動，然后放手，讓A沿斜面由靜止下滑而B上升。斜面足夠長，A與斜面無摩擦，如圖，設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑s距離后，細繩突然斷了，求B上升的最大高度H。（不計空氣阻力、繩與滑輪摩擦）

【解題探究】（1）以A、B組成的整體為研究對象，在繩斷之前機械能守恒嗎？提示：因為只有重力做功，所以機械能守恒。（2）繩斷之后B做什么運動，機械能守恒嗎？提示：繩斷之后B做豎直上拋運動，機械能守恒。練一練：【解析】A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，設(shè)細線斷開時A與B速率為v，則有：4mgssin30°=（4m）v2+mv2+mgs解得：v=細線斷了之后，物塊B以初速度v做豎直上拋運動，機械能守恒：mgh=mv2解得h=0.2s物塊B上升的最大高度為：H=h+s代入數(shù)據(jù)解得：H=1.2s答案：1.2s【規(guī)律方法】【拓展例題】含彈簧類機械能守恒問題【典例示范】（多選）（2016·全國卷Ⅱ）如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點。已知在M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球從M點運動到N點的過程中（）練一練：A．彈力對小球先做正功后做負功B．有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度C．彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零D．小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差練一練：練一練：【正確解答】選B、C、D。由于小球在M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<，所以小球在M處彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧給小球壓力；在N處彈簧處于拉伸狀態(tài)，彈簧給小球拉力。因為∠ONM<∠OMN<，所以，小球向下運動過程中，彈簧先縮短再伸長，故彈力對小球先做負功再做正功后做負功，選項A錯誤；彈簧的長度等于原長時小球所受的合力等于重力，彈簧處于水平時，小球在豎直方向上合力也等于重力，這兩個時刻小球的加速度等于重力加速度，選項B正確；彈簧長度最短時，彈