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

4 机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 授课教师： ☆勇敢者的游戏 新课导入 作者编号：43003 伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。 他发现:无论右侧斜面比左侧斜面陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。 小球好像“记得”自己的起始高度（或与高度相关的某个量）。 一、追寻守恒量 作者编号：43003 不计空气阻力，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'，思考为什么h=h'？ 建模 从运动学与做功角度思考 一、追寻守恒量 作者编号：43003 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 一、追寻守恒量 作者编号：43003 小球好像“记得”自己的起始高度（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 能量概念的引入是科学前辈们追寻守恒量的一个重要事例。 一、追寻守恒量 作者编号：43003 不计空气阻力，请思考小球在从A到B和从B到C的过程中，有什么力在做功，有哪些能量的转化？ 二、动能与势能的相互转化 作者编号：43003 A到B： 重力做功，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能； B到C： 重力做功，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。 二、动能与势能的相互转化 作者编号：43003 小结： 只在重力做功的情况下，重力势能与动能相互转化。 二、动能与势能的相互转化 作者编号：43003 在上述情形中，动能与势能的相互转化中是否存在某种定量的关系呢？ 科学猜想： 在运动过程中势能与动能之和保持不变 二、动能与势能的相互转化 作者编号：43003 【总结】 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。 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 作者编号：43003 3.性质：机械能是标量，具有相对性和系统性 1.概念： 2.表达式： 机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称， 用符号 E 表示。 二、动能与势能的相互转化 作者编号：43003 在上述情形中，动能与势能的相互转化中是否存在某种定量的关系呢？ 科学猜想： 在运动过程中机械能守恒 三、机械能守恒定律 作者编号：43003 不计空气阻力，分析小球从B到C的运动过程中： 1.利用动能定理列出B-C过程重力做功的表达式 2.B-C过程重力做功与重力势能关系的表达式 3.小球在B点和C点的机械能 三、机械能守恒定律 作者编号：43003 理论演绎推理 动能定理： 功能关系： 联立变形： 【结论】只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。 EC=EB 三、机械能守恒定律 作者编号：43003 实验验证 利用Algodoo平台进行实验验证 三、机械能守恒定律 作者编号：43003 考虑空气阻力，下落过程机械能是否守恒？ 重力势能转化成哪些能量？ 三、机械能守恒定律 作者编号：43003 3.表达式： 4.机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功 1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 E1=E2 EP1+EK1=EP2+EK2 2.研究对象： 系统 EK1-EK2=EP2-EP1 △EK=-△EP 三、机械能守恒定律 作者编号：43003 例：把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为L=1m，最大偏角为θ=37°。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大小是多少？ 分析：拉力F不做功，只有重力G做功，小球机械能守恒。 以最低点为参考平面。 O B A θ l G FT 三、机械能守恒定律 作者编号：43003 概 念： 表达式：E=Ek+Ep 机械能是标量，具有相对性和系统性 表达式 条件:只有重力或弹簧弹力做功。 机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称 机械能守恒定律 机械能 E1=E2 Ep1+Ek1=Ep2+Ek2 课堂总结 作者编号：43003 $$