8.4 机械能守恒定律——2023-2024学年高一物理精品同步课堂（人教版2019必修第二册）

8.4 机械能守恒定律 授课教师:XXX 《新人教版 高中物理 必修第二册》 版权所有：QQ894665727 学习目标 理解机械能包括动能和势能（重力势能和弹性势能）。 掌握机械能守恒的条件，学会如何判断在不同物理情境下物体的机械能是否守恒，例如平抛运动、匀速下落、沿斜面运动等情境。 了解机械能守恒定律的内容，并能够使用Ep1+Ek1=Ep2+Ek2出相应方程求解问题。 问题导入——小球记得原来的高度 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？ 追寻守恒量 A B h h 左边滚下时：球重力势能减小（高度降低）的同时，动能增加（速度在增加）； 右边滚上时：球重力势能增加（高度降低）的同时，动能减小（速度在增加）； 此消彼长，此过程有什么量是不变的？ 动能与重力势能的相互转化 在运动过程中，有哪些物理量是变化的？ 哪些是不变的？ 追寻守恒量 情形：光滑曲面上。物体在某一时刻处在高度为h1的位置A，这时它的速度是v1。经过一段时间后，物体下落到高度为h2的另一位置B，这时它的速度是v2. 从A至B过程，由动能定理 此过程，重力做功 由上式 整理得 1位置动能和势能之和 等于 2位置的动能和势能之和 若曲面存在摩擦力，能否得出同样的结论？ 动能与弹性势能的相互转化 在运动过程中，有哪些物理量是变化的？ 哪些是不变的？ 机械能 重力势能、弹性势能与动能都是机械能中的能量形式，统称机械能. 通过做功，各种能量之间可以相互转化. 机械能守恒 机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 议一议：下列实例中，机械能守恒的是 A. 气球匀速上升. B. 物体沿光滑斜面自由下滑 C. 物体在竖直面内做匀速圆周运动 D. 汽车沿斜坡匀速向下行驶 E. 在空中飘落的树叶 F. 做平抛运动的铅球 小结下机械能守恒的条件？ 机械能守恒的条件 从力的角度：对于某个物体，只受重力（弹力）做功；受其它力，而其他力不做功，则该物体的机械能守恒。 从能量转化的角度：对于由两个或两个以上物体的系统，如果物体间只有动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统与外界没有机械能的转移，系统内部没有机械能与其他形式能的转化系统的机械能就守恒。 机械能是否守恒的三种判断方法 利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功(或做功代数和为0)，则机械能守恒． 利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒． 利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，则机械能守恒． 对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒. 小试牛刀 下面实例中，研究对象满足机械能守恒的是( ) A. 沿滑梯匀速下滑的小孩 B. 在空中做斜抛运动的铅球 C. 打开降落伞后下降的跳伞运动员 D. 随摩天轮在竖直平面内匀速转动的乘客 B 例题精讲 把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为 l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？ 解：以小球为研究对象。设最低点的重力势能为 0，以小球在最高点的状态作为初状态，以小球在最低点的状态作为末状态。 在最高点的动能 Ek1＝ 0，重力势能是 Ep1＝ mgl － lcosθ） 在最低点的重力势能 Ep2 ＝ 0，而动能可以表示为 运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒， 即 Ek2 ＋ Ep2 ＝ Ek1 ＋ Ep1 把初末状态下动能、重力势能的表达式代入，得 由此解出小球运动到最低点时的速度大小 此题用动能定理是否可解？ 小结：利用机械能守恒解题的步骤 选取研究对象； 进行受力分析，明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒； 选取参考平面，确定初、末状态的机械能或确定动能和势能的改变量； 根据机械能守恒定律列出方程； 解方程求出结果，并对结果进行必要的讨论和说明． 小试牛刀 如图所示，质量(连同装备)m=60kg的滑雪运动员以v0=10m/s的初速度从高h=15m的A点沿光滑雪道滑下，到达水平面的B点后进入平直缓冲道BC，最终停下，已知滑雪板与缓冲道间动摩擦因数为μ=0.5，取g=10m/s2。求： (1) 以BC为零势能面，运动员在A点时的机械能； (2)到达最低点B时的速度大小； 课堂小结 1.机械能：重动能与势能之和 2.机械能守恒的条件： ①只有重力或弹力做功 ②受其它力，而其他力不做功，或其他力所做总功为零。 3.机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 5.利用机械能守恒定律解题的思路 学科教学指导意