第三节 机械能守恒定律及其应用（同步课件）-【中职专用】2024-2025学年高中物理同步精品课堂（高教版2023·化工农医类）

第3节 机械能守恒定理及其应用 主题二 SZ-LWH 1 目 录 CONTENTS 重力做功 01 重力势能 02 机械能守恒定律 03 SZ-LWH 2 打桩机的重锤从高处落下时，为什么能把水泥打进地里? 高空坠物为什么会有很大的破坏力 情境导入 SZ-LWH 01 重力做功 SZ-LWH 4 一、重力做功 SZ-LWH 一、重力做功 我们已经定性地学习了重力势能物体的质量越大、所处的位置越高，重力势能就越大。 这一节我们来进一步定量地研究重力势能。你认为重力势能的表达式应该是怎样的呢？ SZ-LWH 一、重力做功 观察小球的运动情况并求出三种情况下小球重力做的功？ SZ-LWH 一、重力做功 WG=mgΔh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 物体竖直下落 从 A 到 B WG=mgLcos θ =mgΔh =mg(h1－h2) =mgh1－mgh2 物体沿斜线运动 从A到B SZ-LWH 一、重力做功 物体沿曲线从A到B运动 Δh1 Δh2 Δh3 A B Δh W=mg （△h 1+ △h 2 + △h 3 ……)=mgΔh=mgh1－mgh2 h1 h2 A1 A2 A3 A △h 1 θ l 放大 A1 SZ-LWH 一、重力做功 A B mg 甲 h A B θ mg 乙 B A 丙 起 点 终 点 = mg(h1－h2) ＷＧ= mgΔh =mgh1－mgh2 以上三种类型总结： 斜面是否光滑对计算 “重力做的功”有影响吗？ SZ-LWH 一、重力做功 总结-重力做功的特点： 重力做功与路径无关，只跟始末位置的高度差有关 重力做的功等于“mgh”这个量的变化 “mgh”是一个有特殊意义的物理量 用“mgh”这个物理量表示物体的重力势能 Δh h2 h1 A B 物体从A落到B的过程中，重力做功 SZ-LWH 02 重力势能 SZ-LWH 12 二、重力势能 2.我们把物理量mgh叫做物体的重力势能． 3.物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积． Ep=mgh 说明：重力势能是标量． 单位：焦耳，1 J=1 kg·m·s-2·m=1 N·m 1.重力势能：物体由于被举高而具有的能量 SZ-LWH 二、重力势能 4. 重力势能的表达式 m — 物体的质量，单位：千克（kg） Ep — 物体的重力势能，单位：焦（J） g — 重力加速度，单位：米／秒2（m／s2） h —物体的重心的高度，单位：米（m） SZ-LWH 二、重力势能 例1 物体质量3 kg，距离桌面高度0.5 m，距离室内天花板2.0 m，距离室外地面11.0 m，请用所给的数据，计算重力势能？ 同一物体，选不同零势能参考面，计算结果不同，会有正数也有负数 注意： 规定零高度或零势能的位置，才能计算重力势能。 要说明选定的零势能参考面 通常规定地面为零高度或零势能的位置 SZ-LWH 二、重力势能 6.重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于重力势能变化量的负值 WG ＝ mgh1－ mgh2＝ EP1－EP2 ＝－ΔEP 表达式： (2)物体由低处运动到高处时，重力做负功，WG<0，则EP1<EP2 ，重力势能增加，重力势能增加的数量等于物体克服重力所做的功(重力做负功)。 总结：重力做功是重力势能变化的量度，重力势能的变化只与重力做功有关，与其它力做功无关！ (1)物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少，即WG>0，则EP1>EP2 ,重力势能减少的数量等于重力做的功。 说明： 5.重力做功与重力势能变化的关系 SZ-LWH 二、重力势能 例2 关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：（ ） A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少； B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加； C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值； D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。 ABD SZ-LWH 二、重力势能 例3．如图所示，静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，轨道高度为h，桌面距地面高为H，小球质量为m，则以下说法正确的是（　　） A．小球沿竖直轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最少 B．小球沿曲线轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最多 C．以桌面为参考面，小球的重力势能的减少量为mgh D．以地面为参考面，小球的重力势能的减少量为mg(H+h) c SZ-LWH 二、重力势能 例4．起重机以 g/3的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，已知重力加速度为g，空气阻力不计，则（ ） A．合外力对物体做功为mgh/3 B．起重机对物体的拉力做功为2mgh/3 C．物体克服重力做功为 mgh/3 D．物体的机械重力势能增加了 mgh B D SZ-LWH 03 机械能守恒定律 SZ-LWH 20 三、机械能守恒定律 如图是迪斯尼乐园的过山车情景，请问：“一辆滑车在下滑过程中，既然没有什么动力，为什么每次总能如此准确的完成一连串有惊无险的动作呢？” SZ-LWH 三、机械能守恒定律 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。 动能与势能的相互转化是否存在某种定量的关系？ 观察动能 与势能的 相互转化 SZ-LWH 三、机械能守恒定律 1、动能和势能的相互转化 力做功的过程也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，物体的动能和势能总和称为机械能。 同学们举出生活中的例子，说明动能和势能的相互转化 瀑布（自由落体）： 过山车： 重力势能 动 能 荡秋千： 重力势能 动能 重力势能 动 能 SZ-LWH 三、机械能守恒定律 2. 机械能 （1） 概 念： 动能、重力势能和弹性势能的统称。 机械能为动能和势能之和。 （2）表达式： （3） 机械能是标量，具有相对性： 先选取参考平面和参考系才能确定机械能。 （一般选地面） SZ-LWH 三、机械能守恒定律 3. 机械能之间可以互相转化 (1) 重力势能和动能之间可以互相转化 (2) 弹性势能和动能之间可以互相转化 (3) 重力势能和弹性势能之间可以互相转化 SZ-LWH 三、机械能守恒定律 重力势能: 弹性势能 动能： 势能Ep 机械能E=EK+EP 物体由于运动而具有的能叫做动能 Ek=mv2/2 相互作用的物体凭借其位置而具有的能叫做势能 Ep=mgh SZ-LWH 三、机械能守恒定律 小球摆动实验 试分析： (1)小球受哪些力的作用？ (2)哪些力对小球做功？ (3)能量如何转化？ 观察实验 o1 o2 SZ-LWH 三、机械能守恒定律 4. 机械能守恒定律 （1）定律内容： 在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生互相转 化，但总机械能保持不变。 （2）表达式： 即 SZ-LWH 三、机械能守恒定律 证明-机械能守恒 设物体在下落过程中只受重力作用。 由动能定理，得： SZ-LWH 三、机械能守恒定律 (1)选取研究对象。 (2)分析研究对象在运动过程中所受各个力的做功情况， 判断是否符合机械能守恒定律的条件。 (3)若符合机械能守恒，选取合适的零势能面, 确定研究对象在初、末状态的机械能。 (4)根据机械能守恒定律列出方程，代入数值求解。 5. 解题要点 SZ-LWH 三、机械能守恒定律 例5 小球从静止开始沿光滑斜面下滑，求到达斜面底端时的速度。 斜面高h=0.5 m，长S=1 m。 分析 受力情况：重力与支持力。用机械能守恒定律求解 解：选地面势能为0 则有：EK0+EP0= EK1+EP1 mv12 1 2 mgh = 解得：v= 即： =3.13（m/s） S G N SZ-LWH 谢谢各位的聆听！ SZ-LWH 32 星之所在 初音未来 Other 132264.0 $$