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

机械能守恒定律 1.追寻守恒量 2.动能和势能的转化 3.机械能守恒定律 伽利略理想斜面实验 现象：在摩擦与空气阻力较小时，小球总能到达右侧与时放点基本等高的位置 假设推理：若忽略一切阻力，则小球能到达与释放点等高的位置 理想实验法（事实+推理） A B h h' 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。这说明某种“东西”在小球运动的过程中是不变的。 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。 动能与重力势能的相互转化 A B h h' A：重力势能→动能 B：动能→重力势能 飞流直下的瀑布 重力势能 动能 动能与重力势能的相互转化 过山车 重力势能 动能 动能与重力势能的相互转化 动能与弹性势能的相互转化 v=6m/s v=0 向左：动能→弹性势能 向右：弹性势能→动能 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。 蹦床 弹性势能 动能 重力势能 单击此处编辑母版文本样式 二级 三级 四级 五级 蹦极 弹性势能 动能 重力势能 单击此处编辑母版文本样式 二级 三级 四级 五级 机械能 1、定义：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。 2、表达式： E=Ek+Ep 3、理解：标量、状态量、相对量 思考与讨论 如图，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？   相等 相等 不相等 左：动能 右：动能+内能 A点：动能为Ek1，重力势能为Ep1 B点：动能为Ek2，重力势能为Ep2 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 光滑的曲面 机械能守恒定律 1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能 和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 2.表达式： （1）E1=E2 → EK2+EP2=EK1+EP1 → 或 ΔEk减=ΔEp增 （2）ΔEk= -ΔEp 或 ΔEA减=ΔEB增 （3）ΔEA= -ΔEB 守恒观点 转化观点 转移观点 3.条件：物体系统内只有重力或弹力做功(其他力不做功)， 机械能守恒。（此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力） 对条件的理解： 不受其他力 受其他力，但其他力不做功 受其他力，但其他力做功的代数和为零 试判断下列各运动中机械能是否守恒(均不计空气阻力和摩擦阻力) 1. 抛出的手榴弹的运动 （ ） 2. 细绳拴着小球在水平面内做匀速圆周运动运动 （ ） 3. 手拉着一物体沿斜面匀速上滑运动 （ ） 4. 套在光滑圆环上的小球在竖直面内做圆周运动运动（ ） 5. 起重机吊起一物体运动 （ ） 6. 自由下落的小球压缩弹簧后又被弹回运动 （ ） 7. 弹簧下吊一小球上下振动运动 （ ） 8. 蹦极运动 （ ） √ √ × √ × √ √ √ 守恒的判断方法 (1)做功分析法 (2)能量分析法 如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为10m，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地至少多高？（不考虑空气阻力和摩擦阻力） h B A 取地面为0势面，由机械能守恒，得 解：在最高点B时 解题步骤 确定研究对象 受力分析 判定各个力是否做功，分析是否符合机械能守恒的条件 选取零势能参考面，确定始、末状态机械能 选择机械能哪种公式，列出方程求解 机械能守恒定律与动能定理异同 机械能守恒定律 动能定理 不同点 需要判断是否满足守恒条件及确定零势能面 一般不考虑适用条件也不需要确定参考面 相同点 只需考虑初、末状态，不用考虑中间过程 应用 范围 能用机械能守恒定律解决的问题都能用动能定理解决；能用动能定理解决的问题不一定能用机械能守恒定律解决。 结论 动能定理比机械能守恒定律应用更广泛，更普遍 功能关系 功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，做了