8.4 机械能守恒定律 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

动能与弹性势能相互转化。这辆小车上固定有一根弹簧，上端栓的细线通过滑轮可以缠绕在车下边两个轮子的转轴上，推动小车细线缠绕下边两个轮子的转轴上，同时弹簧相应被拉伸储存。弹性势能现在释放小车弹簧恢复原长过程中，弹簧拉力迫使转轴转动，带动小车从静止开始运动，弹簧的弹性势能转化为小车的动能。 动能与重力势能相互转化。动能与重力势能可以相互转化。把单摆球提起一定高度释放后，摆球在重力作用下，速度逐渐增大，高度降低，势能逐渐转化为动能。在摆球通过最低点后，高度增加，速度减小，动能逐渐转化为势能。这个装置叫麦克斯韦滚摆，让滚轮轴缠绕两根悬挂细线直到最高点。释放后滚轮下落，同时滚轮在缠绕细线作用下开始加速转动，滚轮的重力势能逐渐转化为滚轮的转动动能。到最低点时，由于惯性滚轮继续转动，向上缠绕悬线而升高转速，降低动能，逐渐转化为重力势能，直到停止转动达到最高点，然后往复不断，这是重力势能和滚轮转动动能反复相互转化的过程。 伽利略根据他的斜面理想实验推论，在没有摩擦的理想情况下，物体将以恒定的速度持续运动下去。让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球上升到原来的高度。减小第二个斜面的倾角。小球在这个斜面上达到原来的高度，就要通过更长的距离。再继续减小第二个斜面的倾角，小球要达到原来的高度，通过的距离就更长了。由此设想，把第二个斜面的倾角减小为零，使它最终呈水平面，小球就再也达到不了原来的高度，而要沿着水平面以恒定的速度持续运动下去。 8.4 机械能守恒定律 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 5、重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功 等于物体重力势能的减少量。 弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系：弹簧弹 力做功等于弹簧弹性势能的减少量。 1、动能:物体由于运动而具有的能。 2、重力势能:地球上的物体由于被举高而具有的能。 3、弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。 4、动能定理：所有外力对物体做的总功等于物体动能的变化。 回顾: 物理雾里悟理 情境导入 物理雾里悟理 站立式讨论 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？ 物理雾里悟理 A B h h 此消彼长，此过程有什么量是不变的？ 一、追寻守恒量 伽利略理想斜面实验（斜面均光滑） 小球好像“记得”自己起始的高度，然后重复前面的运动 “记得” 能量 势能： 动能： 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量 物体由于运动而具有的能量 物理雾里悟理 1、动能与重力势能的相互转化 通过重力做功，动能与重力势能相互转化 物理雾里悟理 2、动能与弹性势能的相互转化 通过弹力做功，动能与弹性势能相互转化 物理雾里悟理 二、机械能 机械能在各种形式中转化，是否有保持不变的东西？ 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。 物理雾里悟理 A B 物体沿光滑曲面下滑 1. 小球由A运动到B，只有重力做功 A位置：动能是Ek1，重力势能是Ep1 ，总机械能是E1=Ek1 +Ep1 B位置：动能是Ek2，重力势能是Ep2，总机械能是E2= Ek2 +Ep2 由动能定理W总= Ek得： WG = Ek2-Ek1 重力做功与重力势能的关系知： WG = Ep1-Ep2 Ek1+Ep1= Ek2+Ep2 或 E1 = E2 2. 小球受重力和空气阻力， 重力做正功WG ，阻力做负功WF 由动能定理W总= Ek得： WG+WF = Ek2-Ek1 v A B G F G F 重力做功与重力势能的关系知： WG = Ep1-Ep2 Ek1+Ep1 +WF = Ek2+Ep2 即 E1 +WF = E2 三、机械能守恒定律 物理雾里悟理 令 则 三、机械能守恒定律 在具体判断机械能是否守恒时，一般从以下两方面考虑： ①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。 ②对于由两个或两个以上物体(包括弹簧在内组成的系统，如果系统只有重力做功或弹力做功，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。 物理雾里悟理 (1) （2） △Ep减=△Ek增 （系统减少的重力势能 等于系统增加的动能） 即. E1=E2(E1、E2分别表示始、 末两状态的总的机械能) ( 3 ) ΔE＝0 (系统机械能的增量为零．) 机械能守恒定律的三种表达形式： （4） △EA减=△EB增 （系统A减少的机械能 等于系统B增加的机械能） 物理雾里悟理 11 1、关于机械能守恒的叙述下列说法中正确的是 （ ） A、做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。 B、做变速运动的物体机械能可能守恒。 C、外力对物体做功为零，则物体的机械能守恒。 D、若只有重力对物体做功，则物体的机械能守恒。 B D 机械能守恒是指系统的机械能每时每刻都不变，能量转化只是在系统内动能和势能之间进行，系统内外没有能量交换和转化，而机械能不变，则可以与外界有能量的交换与转化。 物体只受重力或弹力作用 除重力或弹力外，物体虽受其他力作用，但其他力不作功 其他力做功，但有的力做正功，有的力做负功，做功的代数和为零 只有重力或弹力做功 你能行！！ 物理雾里悟理 2、假设运动员从雪道的最高点A，如下图所示，由静止开始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大?当他落到离B点竖直高度为10m的雪地C点时，速度又是多大?(设这一过程中运动员没有做其他动作，忽略摩擦和空气阻力，g取10m/s2) 8.9m/s 16.7m/s 你能行！！ 物理雾里悟理 3、如图所示，桌面的高度为h，质量为m的小球从离桌面高为H 的地方自由下落，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落地之前的瞬间的机械能为（ ） A. mgh B. mgH C. mg(H+h) D. mg(H-h) H h 桌面处的重力势能为零，初状态的机械能为E1=mgH.根据机械能守恒定律可知小球落地之前的瞬间的机械能也为E1=mgH 小球在下落的过程中只有重力做功，所以小球的机械能是守恒的。 思考：若取地面为参考平面，则小球落地之前的瞬间的机械能为 mg(H+h) B 注意：应用Ek2+Ep2= Ek1+Ep1时要选取参考平面 你能行！！ 物理雾里悟理 课堂小结 1.机械能：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.机械能守恒条件：只有重力、弹力做功，系统的机械能守恒 3.机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 物理雾里悟理 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$