8.4 机械能守恒定律 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册

机械能守恒定律 郭雪鹏 临泉一中 4 4 你能举出更多能量转化的情境吗？ 在能量转化过程，是否遵循某种隐藏的规则？如何发现这些规则？ 2 一、追寻守恒量 问题1：请复述牛顿第一定律内容. 问题2：哪些科学家对牛顿第一定律的建立做出贡献？ 问题3：伽利略是如何得到“运动不需要力维持”的？画出斜面实验示意图. 3 忽略小球与斜面体的摩擦； 忽略空气阻力； 忽略小球从斜面过渡到平面时的能量损失. 4 问题4：用运动学语言如何描述小球的运动? 问题5：试运用运动学公式证明沿不同斜面上升的最大高度均为h. 问题6：用能量语言如何描述小球的运动? 5 h 二、动能与势能的相互转化 问题：物体的动能与势能相互转化.试举出你熟悉的实例说明. 1.自由落体运动 问题1：动能如何变化？ 重力势能如何变化？ 能量是如何转化的？ 6 2.竖直平面运动 7 ‪‪能量滑板竞技场: 基础‬ 1.1.19‬ (colorado.edu) 3.连接体 (光滑桌面) 重锤和小车的动能如何变化？重力势能如何变化？能量是如何转化的？ 8 4.弹簧振子 模拟动画 9 单击“模拟动画”，出现exe应用程序。应用程序界面做上角有对应功能按钮，其中第2个（方框里面是黑色三角形）表示运行程序按钮，用鼠标单击运行程序，最后一个为退出按钮。 9 4.竖直方向上的弹簧振子 10 ‪质量和弹簧‬ (colorado.edu) 通过重力做功或弹力做功，动能、重力势能和弹性势能互相转化. 动能与势能(重力势能、弹性势能)之和称为机械能（E），即 E=Ek+Ep 问题：各种能量转化时遵循什么样的定量规律？ 11 三、机械能守恒定律 问题1：物体下落重力做功是多少？ 问题2：动能的增加量是多少？ 问题3：如何运用动能定理？ 问题4：初、末状态机械能分别 是多少？你有何发现？ 问题5：结论的成立要满足什么条件？ 12 h1 h2 若地面光滑，根据动能定理 Ek2-Ek1=W弹 W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2 由两式得 Ek2-Ek1=Ep1-Ep2 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即 E2=E1 13 Ek2 Ep2 Ek1 Ep1 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 任何两个时刻系统的机械能都相等 ΔEk=-ΔEp 系统动能的增加量等于系统势能的减少量 14 若 只有重力、弹簧弹力做功 那么 Ek+Ep=常数 守恒和不变是两个意思，例如在公路上做匀速运动的汽车，任意时刻动能+势能不变，但汽车的机械能不守恒。牵引力和阻力均做功。化学能→车→客服摩擦力阻力做功变为内能. 14 对小车： 对重锤： 15 m1 m2 H h 由静止释放到落地 机械能守恒定律的条件是只有重力或弹簧弹力做功。若有摩擦力，机械能不再守恒. 16 ‪‪能量滑板竞技场: 基础‬ 1.1.19‬ (colorado.edu) 分析下列情境中机械能是否守恒： 1.物体做平抛运动 2.跳伞运动员在空中匀速下落过程 3.光滑水平面上匀速运动的物体 4.物体沿斜面匀速下滑 5.物体沿光滑斜面向上减速 6.乘客乘坐电梯向上 7.在光滑竖直圆轨道上做圆周运动的物体 17 课堂练习 对12，机械能守恒和不变的区分，例如人推着箱子，箱子在地面匀速运动。 17 例题 物体从高h处沿光滑轨道滑下后，在光滑环内做圆周运动.设圆环半径为R，要求物体能通过圆环最高点，且在最高点与轨道间的压力不能超过5mg，求h的取值范围? 18 h R 解：机械能守恒 1/2·mv2 =mg(h-2R) ① 在最高点， mg+FN=mv2/R ② 0≤FN≤5mg ③ 联立①②③解得 2.5R ≤ h ≤5R 19 h v mg FN 19 课堂小结 本节课： 1.你有哪些收获？ 2.有哪些困惑？产生了什么新的问题？ 20 作业 93页第2题 94页第4题 99页第6题 21 $