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

LOGO 8.4 机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 1．知道机械能的概念。 2．理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。 3．能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。 学习目标 第 1 页 1 前情回顾 动能的表达式 重力做功和重力势能的关系式 重力势能的表达式 弹力做功和弹性势能的关系式 弹性势能的表达式 动能定理 WG= Ep1-Ep2 = -△Ep Ep=mgh W弹= Ep1-Ep2 = -△Ep W合= EK2—EK1 = △EK 第 1 页 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。 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。 第 1 页 二.动能与势能的相互转化 问题1：A->B，重力做什么功？物体的重力势能怎么变化？动能怎么变化？能量如何转化？ 问题2：B->C,重力做什么功？物体的重力势能和动能如何变化？能量如何转化？ 问题3：这个实验说明了什么? 1、动能与重力势能的相互转化 重力 势能 动能 只有重力做功 第 1 页 问题1：B->O(恢复原长)，弹力做什么功？弹簧弹性势能和物体的动能如何变化？能量如何转化？ 问题2：O->A(压缩过程)，弹力做什么功？弹簧弹性势能和物体的动能如何变化？能量如何转化？ 问题3：这个实验说明了什么? 2、动能与弹性势能的相互转化 弹簧弹力做功 可使动能与弹性势能之间相互转化 第 1 页 在重力和弹力做功的情况下，重力势能、弹力势能与动能相互转化。 问题1：C->B的过程中，受力情况？做功情况如何？能量如何变化？ 能量如何转化？ 问题2：B->A过程中，受力情况？做功情况如何？重力势能、弹性势能和动能如何变化？能量如何转化？ 问题3：这个实验说明了什么? 第 1 页 机械能是标量，状态量. 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。 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。 3.性质： 第 1 页 质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A处速度为V1,下落至高度h2的B处速度为V2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化。（取地面为零势能面） v2 h1 h2 Δh v1 A处 EK1= EP1= E1= B处 EK2= EP2= E2= 从A到B的过程中，受到那些力？这些力做功情况如何？ 跟据动能定理： 跟据重力做功与势能的关系式： 移项： 只有重力作用的情况下，物体的机械能守恒。 情景1 第 1 页 一个物体沿着光滑的曲面滑下，经过高度h1的A处速度为V1,下落至高度h2的B处速度为V2，不计空气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化。（取地面为零势能面） 结论：只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化，总的机械能守恒 情景2 A处 EK1= EP1= E1= B处 EK2= EP2= E2= 从A到B的过程中，受到那些力？这些力做功情况如何？ 跟据动能定理： 跟据重力做功与势能的关系式： 移项： 第 1 页 如图，光滑小球套在水平杆上运动，C为原长处，从A到B过程中分析能量的变化，判定弹簧和小球系统机械能是否守恒。 EP2+EK2=EP1+EK1 由动能定理： WF= EK2-EK1 从弹力做功与弹性势能变化的关系知： WF= EP1-EP2 EK2-EK1 = EP1-EP2 结论：只有系统内弹力做功时，只发生动能和弹性势能的相互转化，总的机械能守恒。 情景3 第 1 页 重力势能EP1 弹性势能EP弹1 动能EK1 重力势能EP2 弹性势能EP弹2 动能EK2 A B 由重力做功与重力势能的关系得 - - 由弹力做功与弹性势能的关系得 由动能定理得 = 由三个式子可得 + 情景4 第 1 页 LOGO 想一想 (1)在这两种情况下，重力做的功相等吗？ (2)重力势能的变化相等吗？ (3)动能的变化相等吗？ (4)重力势能各转化成什么形式的能？ h1 h2 真空 油 小球在真空和油中的下落 相等 相等 不相等 真空：重力势能完全转化为动能， 油中：重力势能转化为动能和内能。 除重力、系统内弹力外有其他力做功，机械能改变。 结论： 第 1 页 2.表达式： 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。 EP1+EK1=EP2+EK2 △EK=-△EP 三.机械能守恒 注意:选用此式解题时,需选取零势能面。 转化观点 守恒观点 只有重力或弹力做功 3.机械能守恒的条件： 对守恒条件的理解： 系统不受外力。 系统受其他力，而其他力不做功，只有重力（弹力）做功； 第 1 页 13 例1：在下面列举的各个实例中(除A外都不计空气阻力)，哪些过程中机械能是守恒的?说明理由 A.跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落 B.抛出的标枪在空中运动 C.拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升 D.在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来 第 1 页 例2：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 从 上式 可以看出，初状态的θ角越大，cosθ 越小，（1－cos θ ）就越大，v 也就越大。 需要设定零势能面 第 1 页 课堂总结 机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 内容： 表达式： 适用条件： 只有重力做功或弹力做功 注：此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力 EP1+EK1=EP2+EK2 △EK=-△EP 转化观点 守恒观点 第 1 页 课后作业 P93课后作业2-3题 第 1 页 Lavf58.20.100 $$