8.4 机械能守恒定律 课件2-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

§7.8 机械能守恒定律 一、碰鼻实验 把重球拉至鼻尖由静止释放，小球来回摆动，重球会碰到鼻子吗？ 问题 1、此过程涉及哪些能量的相互转化呢？ 2、是通过哪些力做功来完成转化的呢？ 3、用杆挡在靠近绳子结点下方某位置，小球还能达到原来的高度吗？为什么？ 重力势能 动能 重力做功 射箭项目 二、机械能守恒定律 重力势能、弹性势能与动能之间具有密切的联系，我们把它们统称为机械能 注：1、相对性 2、系统性 重力势能 弹性势能 势能 动能 机械能 动能和势能的相互转化 定量关系？ 规律探究 如果物体沿光滑曲面滑下，在下滑过程中取任意的两个位置A、B，以地面为参考平面。当物体经过位置A时的动能为EK1，势能为EP1；经过位置B时的动能为EK2，势能为EP2。问：从A到B的过程中： 合作探究 探究1： 1、写出从位置A到位置B,重力做的功与重力势能变化的关系； 2、写出从位置A到位置B动能定理的表达式； 3、物体在位置A和位置B的机械能如何表达？ 4、分析1、2、3，对比初末两个位置的机械能，你能得出什么结论？ 结论： 在只有重力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，总的机械能保持不变 合作探究 探究2： 结论： 在只有弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，总的机械能保持不变 现有一端固定，一端与小球连接的轻弹簧放置在光滑水平面上，小球被压到某一位置后由静止开始释放，依次经过A、B位置，当小球经过位置A时的动能为EK1，弹簧弹性势能为EP1；经过位置B时的小球动能为EK2，弹簧弹性势能为EP2。问：从A到B的过程中： 1、写出从位置A到位置B,写出弹力做功与弹性势能变化的关系； 2、写出小球从位置A到位置B动能定理的表达式； 3、弹簧和小球在A位置和B位置机械能如何表达？ 4、分析1、2、3，对比初末两个位置的机械能，你能得出什么结论？ （1）只有重力做功或弹簧弹力做功 2.机械能守恒条件： 机械能守恒定律 1. 结合探究1和探究2，你能得出什么结论？ 归纳： 在只有重力做功或弹力做功的物体系统内， 系统只发生动能与势能的相互转化，而总的机 械能保持不变。 （2）只有动能和势能相互转化 若忽略空气阻力 若考虑空气阻力 最多只能回到原来的位置 为什么小球没有碰到鼻子？ 例题1:判断下列各题中物体的机械能是否守恒？ 将小球斜抛出去后 木块沿光滑固定斜面下滑 降落伞匀速下降 G G G FN f √ √ 用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升。 × × （1）EK2+EP2=EK1+EP1 即E2=E1 问题：何为“守恒”？用数学表达式怎么表达？ 守恒观点 转化观点 转移观点 （2）ΔEk=-ΔEp 或 ΔEk增＝ΔEp减 （3）ΔEA=-ΔEB 或 ΔEA增＝ΔEB减 ΔE=0 意义：系统机械能变化量为0 例题2、如图所示，把一块质量是3.0kg的石头，从20m高处的山崖上以30°角，5 m/s的速度朝斜上方抛出 求石头落到水平面时速度的大小。（空气阻力不计，重力加速度g取10/m2） 解：取水平面为零势能面， 最高点的A机械能为: 最低点B点机械能为： 由机械能守恒可知： 所以，石头落到水平面速度： 例题3、如图A、B两物体质量分别为2m 和m ，滑轮的质量和摩擦都不计，开始时用手托住A物体，释放后，让A从静止开始下降，则在A物体下降的过程中（ ） A、A物体的动能增大，重力势能减小。 B、A物体的机械能守恒。 C、B物体的机械能守恒。 D、AB物体及地球组成的系统机械能守恒。 AD A B 1. 选取研究对象（物体或系统）和研究过程； 应用机械能守恒定律解题的一般步骤: 2. 判断机械能是否守恒（是否只有重力或弹簧弹力做功）； 3. 确定研究对象初、末状态的机械能(恰当选取参考平面)； 4. 根据机械能守恒定律列方程求解。 应用机械能守恒定律解题，只需考虑过程的初、末状态，不必考虑两个状态间过程的细节，这是它的优点。 课后练习题 1、下列关于物体机械能守恒的说法中，正确的是（ ） A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B.合外力对物体不做功，物体的机械能一定守恒 C.物体只发生动能与势能的相互转化时，物体的机 械能守恒 D.运动的物体，若受合外力为零，则其机械能一定守恒 2、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。不计空气阻力，求小球运动到最低位置时的速度大小。 3、一个轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，在重物由A摆到最低点的过程中 A、重物的重力势能减少。 B、