2.3 机械能守恒定律及其应用 课件 -2022-2023学年高一下学期（中职）物理高教版（2021）通用类

第三节 机械能守恒定律及其应用 物理（通用类） 主题二 功和能 同学们，大家好！今天我们一起来学习《物理》“主题二 功和能”的“第三节 机械能守恒定律及其应用”。 1 三峡大坝为什么会有如此巨大的发电量呢？ 【情境与问题】 三峡水电站（图2-3-1）是当今世界上装机容量最大的水力发电站。工程设计正常蓄水位l75 m，总库容3.93×1010 m3，总装机容量为2.25×107 kW，年发电量约1. 0×1011 kW·h。 三峡大坝为什么会有如此巨大的发电量呢？ 2 主要内容 势能 机械能守恒定律 1 2 本节我们要学习的主要内容。 3 01 PART 01 势能 在建筑工地，经常可以看见打夯机将重锤高高吊起，然后释放，让重锤落下将地基夯得更结实，如右图所示。 一、势能 被举高的重锤具有对地面做功的本领，因此说它具有某种能量。在物理学中，把地球表面附近的物体由于被举高而具有的能量，称为重力势能。 重力势能的大小跟哪些因素有关呢？ 5 【观察与体验】 研究重力势能与物体质量、高度的关系 一、势能 在将装满细沙的沙箱放在桌子上，表面辅平。用铁架台和夹子在沙箱里竖直安放一根直尺，使其零刻线与沙面平齐。再将小铁桌轻轻放在沙面上，记下小铁桌的高度值，如右图所示。 1．保持砝码质量不变，改变砝码的高度 2．保持砝码高度不变，改变砝码的质量 1．保持砝码质量不变，改变砝码的高度 先将质量为0.1 kg的砝码放置在小铁桌正上方20 cm处，使其从静止开始落下。砝码落在小铁桌上，将小铁桌压入沙中，记下小铁桌的高度值，计算出小铁桌的位移s1为 ；将小铁桌恢复原位，再将同一砝码放置在小铁桌正上方40 cm处，使其从静止开始落下。砝码落在小铁桌上，再次将小铁桌压入沙中，记下小铁桌的高度值，计算出小铁桌的位移s2为 。 2．保持砝码高度不变，改变砝码的质量 将小铁桌恢复原位，再将质量为0.2 kg的砝码放置在小铁桌正上方20 cm处，使其从静止开始落下。砝码落在小铁桌上，将小铁桌压入沙中，记下小铁桌的高度值，计算出小铁桌的位移s3为 。 6 【思考与讨论】 与本学习小组的同学讨论，通过比较 s1 和 s2 可以发现，当砝码的质量相同时，初始高度越高，将小铁桌压入沙中的位移越 ，说明砝码对小铁桌做的功越 ，表明砝码开始下落前的重力势能越 ； 通过比较 s1 和 s3 可以发现，当砝码的初始高度相同时，砝码的质量越大，将小铁桌压入沙中的位移越 ，说明砝码对小铁桌做的功越 ，表明砝码开始下落前的重力势能越 。 一、势能 7 本实验采用的实验方法是 法，每一步骤都采用了 法。 【思维与方法】 一、势能 本实验采用的实验方法是控制变量法，每一步骤都采用了比较法。 8 质量为m的物体从高处由静止开始竖直下落高度h，如下图所示。 由于物体只受重力，因此重力在下落过程中做的功为 一、势能 W ＝ mgh 物理学中，把 mgh 作为物体在高度为 h 处的重力势能，用 Ep 表示，即 Ep ＝ mgh 重力势能是标量，国际单位制单位是J（焦）。 9 一、势能 零势能面的选择是任意的，可视研究问题的方便而定。一般情况下，常选地面为零势能面。 物体的高度总是相对于某一水平面来说的，这个水平面称为零势能面。在零势能面上的物体，由于高度为 0，因此重力势能也为 0。 处于零势能面以上的物体，重力势能为正值；处于零势能面以下的物体，重力势能为负值。重力势能为负值，表示物体的重力势能比在零势能面的重力势能小。 实验和理论都可证明，物体重力势能的大小与物体的重力和高度都成正比。 10 卷紧的发条、拉伸或压缩的弹簧、拉开的弓、正在击球的球拍、撑竿跳运动员手中弯曲的跳竿（右图）等，这些物体由于发生了弹性形变，而具有了做功的本领。物理学中，把物体由于弹性形变而具有的能量，称为弹性势能。 一、势能 11 02 PART 01 机械能守恒定律 在一定的条件下，物体的动能和势能之间可以相互转化。 动能和势能（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能。 二、机械能守恒定律 13 【观察与体验】 观察动能与重力势能的相互转化 用细线将小球悬挂起来，把小球拉到一定高度的初始点 A，然后由静止开始释放，小球就会经过最低点 O，摆到另一端的最高点 B，如右图所示。 二、机械能守恒定律 如果在小球摆到最低点 O 时，将细线在中间的某一点挡住，小球则会以该点为圆心，摆到一个新的最高点 C，如右图所示。 观察发现