8.4 机械能守恒定律（课件）-2022-2023学年高一物理精品课件及分层作业（2019人教版必修第二册）

8.4 机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 《新人教版高中物理必修2》同步课件 授课教师： 学习目标 基本 要求 1．知道机械能的各种形式，能分析动能与势能(包括弹性势能)之间的相互转化问题。 2．知道机械能守恒的条件，知道机械能守恒定律的表达式。 3．会判断机械能是否守恒，应用机械能守恒定律解决有关问题。 发展 要求 1．根据动能定理及重力做功与势能变化的关系，导出机械能守恒定律。 2．从能量转化的角度理解机械能守恒的条件。 3．能从不同角度表达机械能守恒定律，根据问题选择合适的表达式。 4．领悟运用机械能守恒定律解决问题的优点。 说明 1．运用机械能守恒定律进行计算时，不涉及弹性势能。 2．不要求用机械能守恒定律求解多个物体（包括需要确定重心的链条、绳子、流体等)的问题。 议一议 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？ 追寻守恒量 A B h h 伽利略理想斜面实验（斜面均光滑） 小球好像“记得”自己起始的高度，然后重复前面的运动 追寻守恒量 A B h h 左边滚下时：球重力势能减小（高度降低）的同时，动能增加（速度在增加）； 右边滚上时：球重力势能增加（高度降低）的同时，动能减小（速度在增加）； 此消彼长，此过程有什么量是不变的？ 动能与重力势能的相互转化 通过重力做功，动能与重力势能相互转化 动能与弹性势能的相互转化 通过弹力做功，动能与弹性势能相互转化 机械能 机械能在各种形式中转化，是否有保持不变的东西？ 重力势能、弹性势能与动能都是机械能中的能量形式，统称机械能 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。 追寻守恒量 情形：光滑曲面上。物体在某一时刻处在高度为h1的位置A，这时它的速度是v1。经过一段时间后，物体下落到高度为h2的另一位置B，这时它的速度是v2. 从A至B过程，由动能定理 此过程，重力做功 由上式 整理得 此过程有个形式除了下标，其他没有变 机械能守恒 小结：重力做功，动能与重力势能互相转化时，总的机械能保持不变. 若曲面有摩擦，上式是否成立？ 令 则 试一试：物体从位置B沿光滑曲面上升到位置A，上式是否成立？ 机械能守恒 机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 从力的角度：对于某个物体，只受重力（弹力）做功；受其它力，而其他力不做功，则该物体的机械能守恒。 从能量转化的角度：对于由两个或两个以上物体的系统，如果物体间只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统与外界没有机械能的转移，系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能就守恒。 小试牛刀 [多选]下列实例中，机械能守恒的是 ( ) A. 气球匀速上升. B. 物体沿光滑斜面自由下滑 C. 物体在竖直面内做匀速圆周运动 D. 汽车沿斜坡匀速向下行驶 E. 在空中飘落的树叶 F. 做平抛运动的铅球 G. 沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块 H. 被起重机拉着向上做匀速运动的货物 BF 例题精讲 把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为 l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？ 解：以小球为研究对象。设最低点的重力势能为 0，以小球在最高点的状态作为初状态，以小球在最低点的状态作为末状态。 在最高点的动能 Ek1＝ 0，重力势能是 Ep1＝ mgl － lcosθ） 在最低点的重力势能 Ep2 ＝ 0，而动能可以表示为 运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒， 即 Ek2 ＋ Ep2 ＝ Ek1 ＋ Ep1 把初末状态下动能、重力势能的表达式代入，得 由此解出小球运动到最低点时的速度大小 此题用动能定理是否可解？ 机械能的解题步骤 选取研究对象 根据研究对象所经历的物理过程，进行受力，做功分析，判断机械能是否守恒． 恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初末时刻的机械能． 根据机械能守恒定律列方程，进行求解． 小试牛刀 如图所示，质量为m的物体，以某一初速度v0从A点向下在光滑的轨道中运动。不计空气阻力，若物体通过B点时的速度为3 ，求： (1)物体在A点时的速度; (2)物体离开C点后还能上升的高度。 机械能解题的优势 机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便； 应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑运动的始末状态，不必考虑两个状态之间过程的细节。因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题，应用机械能守恒定律则易于解决。 守恒量 物理学的任务是发现普遍的自然规律。 因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变，所以对于守恒量的寻求是合理的，而且也是极为重要的