高中物理 第七章 機械能守恒定律4課件 新人教版必修2

1、第七章 機械能守恒定律,8、機械能守恒定律,教學目標,1、知道什么是機械能，理解物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化； 2、理解機械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件； 3、會判定具體問題中機械能是否守恒，能運用機械能守恒定律分析實際問題,釋放鋼球后，學生聯(lián)系到伽利略理想實驗中的判斷，認識到若無空氣阻力，應該擺到等高處，不會碰到鼻子。,一、導入新課,（1）復習鞏固： 說出我們前面學過的三種功能關(guān)系,（2）實驗： （激疑）鋼球用細繩懸起，請一同學 靠近，將鋼球偏至同學鼻子處釋放，擺回時，觀察該同學反應。,一、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,探究一：機械能中動能和勢能能否相互轉(zhuǎn)化,力做功的過程也是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種

2、形式的過程，物體的動能和勢能總和稱為機械能。,（1）同學們舉出生活中的例子，說明動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,瀑布（自由落體）：,過山車：,重力勢能,動 能,蕩秋千：,重力勢能,撐桿跳高：,動能,（2）以自由落體運動的物體為例，從功能關(guān)系著手，解釋動能和勢能的變化原因。,根據(jù)合外力做功與動能的關(guān)系（即動能定理）得到 合外力即重力做正功，動能增加； 所以重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，得到重力做正功，重力勢能減少；,二、機械能守恒定律,探究二：動能和勢能轉(zhuǎn)化的過程中機械能是否守恒,（1）實驗探究： 如圖：一個用細線懸掛的小球從A點開始擺動。記住它向右能夠達到的最大高度。 然后一把直尺在

3、P點擋住擺線，看一看這種情況下小球所能達到的最大高度。 你認為這個實驗說明了什么？,小球擺動過程中總能達到原來高度，好像“記得”自己原來的高度，說明在擺動過程中有一個物理量是保持不變的，是什么呢？ 重力勢能與動能的總和保持不變，也就是機械能保持不變,研究方法：探究物理規(guī)律時，應該是由簡單到復雜，逐步深入，先對簡單的物理現(xiàn)象進行探究，然后加以推廣深化。,情景設(shè)置：質(zhì)量為m的物體自由下落過程中經(jīng)過高度h1 的A點速度v1，高度h2的B點時速度為v2，不計空氣阻 力，分析A、B兩位置的機械能的關(guān)系。,由動能定理 WG=mv22/2-mv12/2= EK2-EK1 又 WG=mgh1-mgh2 = E

4、P1-EP2 得到 EK2-EK1=EP1-EP2 移項后，得 EP2+EK2 = EP1+EK1 即 E2= E1,由于A，B是任意選擇的，所以在整個過程中機械能守恒。,得出結(jié)論：自由下落過程物體機械能守恒,（2）理論分析：,探究三：機械能守恒是否有條件,舉例分析：分析如下情況機械能是否守恒,例（1） 物體沿光滑斜面下滑,WG=mgh1-mgh2,機械能守恒,例（2）探究二中例題計空氣阻力時,WG=mgh1-mgh2,機械能不守恒,結(jié)論：只有重力做功時，總機械能守恒,拓展分析：只有彈力做功時，能量如何變化，機械能是否守恒（注意研究對象）,如圖，光滑小球套在水平桿上運動，C為原長處，從A到B過

5、程中分析能量的變化，判定機械能是否守恒,分析 ： WF= EK2-EK1 又 WF= EP1-EP2 則 EK2-EK1 = EP1-EP2 即 EP2+EK2=EP1+EK1,注意：彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為物體的動能,結(jié)論： 只有彈力做功時，系統(tǒng)機械能守恒（注意是系統(tǒng)）,機械能守恒的條件為系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。,深入理解：對守恒條件的理解下列說法正確嗎？ （1）只有重力（或彈力）做功意思是物體只受重力或彈力，不受其它力 （2）只有重力（或彈力）做功意思是除重力（或彈力）其它力都不做功,得出結(jié)論：,1、內(nèi)容：在只有重力和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

6、、條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。 3、表達式： EP2+EK2=EP1+EK1 （ E2= E1）,機械能守恒定律,問題分析：一小球在真空中下落，有一質(zhì)量相同的小球在粘滯性較大的液體中勻速下落，它們都因高度為h1的地方下落到h2的地方，在兩種情況下，重力所做的功相等嗎？重力勢能各轉(zhuǎn)化為什么形式的能？機械能守恒嗎？,探究四：書本中的思考與討論：,答案：重力所做的功相等，第一種情況重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，機械能守恒。第一種情況重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，機械能不守恒。,從能量轉(zhuǎn)化角度判定,拓展思考：,1、能的變化對應什么力做功。,除重力外的其它力做功等于機械能的變化,2、有其它方法判定機械能是否守

7、恒嗎？,探究五：探究機械能守恒定律解題的解題步驟及優(yōu)點 例題：把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個擺（如圖），擺長為l ,最大偏角為。小球運動到最低位置時的速度是多大？,三、機械能守恒定律的應用,分析： 1、小球受幾個力，做功情況怎樣？ 2、小球運動過程中機械能守恒嗎？ 3、選取什么方法求解，能用前面學過的牛頓運動定律和運動學公式求解嗎？ 4、列公式求解前要注意什么？ （過程見課本）,對比總結(jié)優(yōu)點： 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，應用機械能守恒定律則易于解決。,總結(jié)解題的方法和步驟： 選取研究對象 根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進行受力，做功分析，判斷機械能是否守恒 恰當?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初末時刻的機械能 根據(jù)機械能守恒定律列方程，進行求解,1：分析下列情況下機械能是否守恒？ A跳傘運動員從空中勻速下落過程 B物體以8m/s2在空中下落過程 C物體作平拋運動過程 D物體在細線拉力作用下