第4章 第5节 机械能守恒定律（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（教科版2019）

第5节　机械能守恒定律 核心素养导学 物理观念 (1)知道什么是机械能，理解物体动能和势能的相互转化。 (2)通过机械能守恒定律的学习， 初步建立能量观念、体会守恒思想。 (3)知道机械能守恒定律的内容和守恒条件。 科学思维 (1)会分析机械能守恒的条件，在具体实例中分析动能与势能(包括弹性势能)之间的相互转化。 (2)理解机械能守恒定律的推导过程。 (3)会从做功和能量转化的角度判断机械能是否守恒，能应用机械能守恒定律解决有关问题。 科学态度与责任 (1)通过对机械能守恒定律的验证，能认识科学规律的建立需要实验证据的检验。 (2)能认识机械能守恒定律对日常生活的影响。 一、动能和势能的相互转化 1．重力势能与动能的相互转化：只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能 ，动能 ， 转化成了动能；若重力做负功，则 转化为 。 2．弹性势能与动能的相互转化：只有弹簧弹力做功时，若弹力做正功，则弹簧弹性势能 ，物体的动能增加， 转化为动能；若弹力做负功，则 转化为 。 3．机械能： 、弹性势能和 的统称，表达式为E＝Ek＋Ep。 重力或弹力对物体做功时，不同形式的机械能可以发生相互转化。 减少 增加 重力势能 动能 重力势能 减少 弹性势能 动能 重力势能 动能 弹性势能 二、机械能守恒定律 1．内容 在只有 或 做功的系统内，动能和势能会发生相互转化，但总机械能 。 2．表达式 Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2，即E1＝E2。 3．特例 机械能守恒定律是普遍的 定律在力学范围内的一种特殊情况。   机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功，而不一定是只受重力或弹力作用。　　 重力 弹力 保持不变 能量守恒 三、关于机械能转化与守恒的实验观察 1．摆球实验：忽略 的影响，只有 对小球做功，细线的拉力不做功，小球在摆动过程中的机械能守恒。 2．弹簧、重物实验：弹簧下端悬挂钩码在竖直方向上往复运动，忽略 的影响，只有 和弹簧的 做功， 和 组成的系统机械能守恒。 空气阻力 重力 空气阻力 重力 弹力 弹簧 钩码 1.如图所示，为伽利略的斜面实验。 请对以下结论作出判断： (1)对于任意斜面，都可以使小球在右侧斜面上升到同样高度。 ( ) (2)只有斜面光滑时，小球才能上升到右侧斜面上同样的高度。 ( ) (3)斜面光滑时，伽利略斜面实验中的守恒量是机械能。 ( ) × √ √ 2．毛泽东的诗词中曾写到“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕”。试分析在弯弓射雕过程中，涉及机械能中哪些能量之间的转化？ 提示：箭被射出过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能；箭上升过程中， 箭的动能转化为重力势能；箭下落过程中，箭的重力势能转化为动能。 3.物理课上，老师让学生做了一个趣味实验：用细绳把橡皮球吊 在高处，并把橡皮球拉到学生的鼻子尖前释放，保持头的位置 不动，橡皮球摆回来时，橡皮球会打到鼻子吗？请解释原因。 提示：橡皮球不会打到鼻子。由伽利略的理想斜面实验知，若没有阻力，橡皮球刚好能回到初位置，遵循机械能守恒定律。若存在阻力，机械能损失，橡皮球速度为零时的高度低于开始下落时的高度，橡皮球一定不能到达鼻子的位置。 新知学习(一)|机械能守恒的理解及判断 [任务驱动] 图甲所示为游客正在乘坐翻滚过山车，图乙所示为正在比赛中的撑竿跳高运动员，图丙所示为小朋友正在玩蹦床游戏。如果忽略轨道、空气的阻力，思考以下问题： (1)图甲中的游客和翻滚过山车整体在运行过程中有什么力做功？其机械能守恒吗？ (2)图乙中的撑竿跳高运动员在靠撑竿上升的过程中有什么力做功？运动员的机械能守恒吗？ (3)图丙中的小朋友在离开蹦床上升和下落过程中有什么力做功？小朋友的机械能守恒吗？ 提示：(1)游客和翻滚过山车整体在运行过程中重力做功，其机械能守恒。 (2)撑竿跳高运动员上升的过程中重力、竿的弹力都做功，运动员的机械能不守恒；但运动员和撑竿组成的系统机械能守恒。 (3)小朋友在离开蹦床上升和下落过程中重力、弹性绳的弹力做功，小朋友的机械