8.4 机械能守恒定律（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高一物理同步备课系列（人教版2019必修第二册）

机械能守恒定律第八章 第4节 主讲老师：xxx 2023.xx.xx 说明 因课件使用高质量视频，故资源比较大。 所用视频资源已全部内嵌在课件中，不需另外下载。 本课件使用WPS制作，配有仿真实验， 建议使用WPS播放。 温馨提示： 01 02 03 目录 动能和势能的转化 机械能守恒定律 追寻守恒量 04 总结提升 课堂引入 伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现:无论斜面 B 比斜面A 陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为 0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。 A B h h' 课堂引入 让我们一起循着科学家的脚步来追寻这一不变量吧. 在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的?哪些是不变的?你能找出不变的量吗? 第一部分：追寻守恒量 一、证明小球能到达等高的位置 小球在光滑的斜面Ａ上从高为h处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面Ｂ，速度变为零时的高度为h'， 试证明：h=h' A B h h' 如果减小斜面B的倾角呢？ 在A斜面上： a＝gsinα x＝ v2/2a h ＝ x sinα＝v2/2g 在B斜面上： a'＝－gsinβ x'＝（0－v2）/2a' h' ＝ x'sinβ = v2/2g 结论：h'＝h，且与β角的大小无关。 A B h h' α β 证明：　 二、证明过程 三、实验现象与猜想 斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。不会更高一点，也不会更低一点。这说明某种“东西”在小球运动的过程中是不变的。 这个不变的东西是什么呢？ 四、追寻到的守恒量——能量 能量概念的引入是科学前辈们追寻守恒量的一个重要事例。 后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。 第二部分：动能和势能的相互转化 一、动能与重力势能的相互转化 物体沿光滑的斜面滑下时，重力对物体做正功，物体的重力势能减少，但物体的动能却增加了。 A B h h' 这说明动能和重力势能之间可以相互转化。 二、动能与重力势能相互转化的实例分析 A→B：物体的速度增加，即物体的动能增加，说明物体的重力势能转化成了动能。 A C B B→C：重力对物体做负功，物体的速度减小，即动能减少。但高度增加，即重力势能增加。说明物体的动能转化成了重力势能。 结论: 物体的动能和重力势能可以相互转化。 不仅动能与重力势能之间可以相互转化，动能和弹性势能之间也可以相互转化。 三、动能与弹性势能的相互转化 从小球接触弹簧到速度为零的这一过程中，弹力做负功，弹簧的弹性势能增加，而物体速度减小，动能减少。小球原来的动能转化成了弹簧的弹性势能。 v=6m/s v=0 被压缩的弹簧具有弹性势能，当弹簧恢复原来形状时，就把跟它接触的物体弹出去。这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体得到一定的速度，动能增加。物体原来的弹性势能转化成了动能。 弹簧恢复原来形状 v=6m/s 压缩的弹簧 v=0 三、动能与弹性势能的相互转化 运动员从跳板上弹起的过程中，跳板的弹性势能转化为运动员的动能。射箭是弓的弹性势能转化成箭的动能。 结论: 物体的动能和弹性势能可以相互转化。 三、动能与弹性势能的相互转化 四、机械能 重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能（mechanical energy）。通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。 五、思考与讨论 一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落。它们都由高度为 h1 的地方下落到高度为 h2 的地方。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能？   动能和势能的相互转化是否存在某种定量的关系？ 六、实施方案 接下来我们以动能和重力势能的相互转化，以及动能和弹性势能的相互转化为例，来寻找动能和势能的相互转化是否存在的某种定量的关系。 第三部分：机械能守恒定律 h2 h1 v2 h1 h2 Δh v1 情景一：落体运动（选地面为参考面） 只有重力做功的情况下，物体的机械能总量保持不变。 一、问题探究 实际上，对于平抛和竖直上抛运动同样有这样的规律。 一、问题探究 情景二：曲线运动 一个物体沿着光滑的曲面滑下，在A点时动能为Ek1，重力势能为Ep1 ；在B点时动能为Ek2，重力势能为Ep2 。试判断物体在A点的机械能E1和在B点的机械能E2的关系。 由动能定理： G FN 只有重力作功的情况下，物体的机械能总量保持不变。 一、问题探究 在只有弹簧弹力做功的物体和弹簧系统内，动能和弹性势能相互转化，且机械能的总量保持不变。