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 思考：前面学习了哪几种形式的能量？表达式是什么？分别对应什么力做功？ 重力势能 弹性势能 动能 势能 机械能 重力势能EP 弹性势能EP 动能Ek WG=EP1-EP2 =-△EP EP=mgh W弹=EP1-EP2 = -△EP W合=Ek2-Ek1 =△Ek 知识回顾 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。 物体由于运动而具有的能量叫做动能。 动能和势能统称为机械能。 课堂引入 生活中有很多动能和势能相互转化的例子 伽利略 小球好像能“记住”自己的最大位置，从能量的角度思考里面的科学道理。 追寻守恒量 1.动能和势能之间的转化是通过什么来实现的呢？ 2.动能和势能之间的相互转化遵循什么规律呢？ 思考： 思考与讨论 伽利略理想斜面实验 A B h h' 探究：　小球能否到达等高处 试证明：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'，h和h'的大小关系怎样？如果减小斜面B的倾角呢？ 一、追寻守恒量 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：　 一、追寻守恒量 　　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 1.重力势能与动能相互转化 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。 二、动能与势能的相互转化 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。 2.弹性势能与动能相互转化 由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性势能。 二、动能与势能的相互转化 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。 二、动能与势能的相互转化 2.弹性势能与动能相互转化 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。 结论: 物体的动能和弹性势能可以相互转化。 二、动能与势能的相互转化 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。 二、动能与势能的相互转化 3.机械能 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 h2 h1 v2 h1 h2 Δh v1 情景一：落体运动（选地面为参考面） 只有重力作功的情况下，物体的机械能总量保持不变。 三、机械能守恒定律 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。 三、机械能守恒定律 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。 在光滑水平面上，设弹簧被压缩x1时弹性势能为EP1，动能为EK1,设弹簧被压缩x2时弹性势能为EP2，动能为EK2 情景三：弹簧弹力做功 由动能定理： 三、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： 守恒观点 转化观点 转移观点 或 ΔEk减=ΔEp增 或 ΔEA减=ΔEB增 （3）ΔEA=-ΔEB （2）ΔEk= -ΔEp （1）EK2+EP2=EK1+EP1 即 E2=E1 三、机械能守恒定律 三、机械能守恒定律 3.守恒条件 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） （1）系统不受外力。 （2）系统受其他力，而其他力不做功，只有重力（弹力）做功； （3）系统受外力，除重力