8.4 机械能守恒定律 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章 机械能守恒定律 §8.4 机械能守恒定律 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。 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？ A B h h' 思考与讨论： 结论：h'＝h，且与β角的大小无关。 A B h h' α β 一、追寻守恒量 在光滑A斜面上： a＝gsinα x＝ v2/2a h ＝ x sinα＝v2/2g a'＝－gsinβ x'＝（0－v2）/2a' h' ＝ x'sinβ = v2/2g 在光滑B斜面上： 合作探究 　　实验表明：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）。 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。 A B h h α β 一、追寻守恒量 合作探究 二、动能和势能的相互转化 射箭运动 跳水运动 1.在以下体育比赛中，哪些能量之间发生了转化? 合作探究 A B N A B C G F A、B等高 AC=CB 二、动能和势能的相互转化 2.由A到B过程中，能量如何转化? 动能 势能 Ek＝mv2/2 重力势能 弹性势能 EP＝mgh 物体由于运动而具有的能叫做动能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能叫做势能 物体的动能和势能之和称为物体的机械能，用E表示。E= Ek+ EP 注意:势能具有相对性,所以机械能也具有相对性,求机械能时应先规定零势能面. 3.机械能的定义及分类 Ep=kx2/2 精讲解疑 三、机械能守恒定律 情况一： 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： 从重力做功与重力势能变化的关系知: 结论：只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化，总的机械能守恒 合作探究 移项： 在图中，如果物体从位置B沿光滑曲面上升到位置A，重力做负功，这种情况下上述的关系是否成立？ 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？   思考与讨论： 1. 在下面列举的各个实例中（除 A 外都不计空气阻力），哪些过程中机械能是守恒的？说明理由。 A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落 B. 抛出的标枪在空中运动 C. 拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升 D. 在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来 解： 达标测评 情况二：如图，光滑小球套在水平杆上运动，C为原长处，从A到B过程中分析能量的变化，判定弹簧和小球系统机械能是否守恒。 EP2+EK2=EP1+EK1 由动能定理： WF= EK2-EK1 从弹力做功与弹性势能变化的关系知： WF= EP1-EP2 EK2-EK1 = EP1-EP2 结论：只有系统内弹力做功时，只发生动能和弹性势能的相互转化，总的机械能守恒。 三、机械能守恒定律 精讲解疑 1、内容：在只有重力和弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 2、条件：（1）系统内只有重力（或弹力）做功； （2）只发生动能和势能间的相互转化。 3、表达式： ① EP2+EK2=EP1+EK1 （ E2= E1） 三、机械能守恒定律 ② △EK增＝△EP减 或△EK减＝△EP增 精讲解疑 【例题】把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大小是多少？ 解：拉力F不做功，只有重力G做功，小球机械能守恒。 以最低点为参考平面。 O B A θ l G FT 分析：从 可以看出，初状态的θ角越大，cosθ 越小， （1－cos θ ）就越大，v 也就越大。也就是说，最初把小球拉得越高，它到达最低点时的速度也就越大。 O B A θ l 1.确定研究对象； 2.对研究对象进行正确的受力分析； 3.判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件； 4.视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械