7.5機械能守恒定律課件-高一下學期物理滬科版（2020）必修第二冊

第五節(jié)機械能守恒定律問題思考下列各物體運動過程中具有哪些能？它們分別發(fā)生怎樣的變化？一、機械能1、動能、勢能統(tǒng)稱為機械能。一個物體的機械能就等于它的動能和勢能的代數(shù)和。2、在做功的過程中，動能、重力勢能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。自主活動用繩子將提桶懸掛在門框下，拉離豎直位置并湊近自己的鼻子，如果靜止放手后站著不動，提桶前后擺動過程中是否會碰到鼻子？自主活動小球做自由落體運動，重力勢能減少、動能增加，請猜想機械能總量如何變化？并給出理論證明。小球做自由落體運動的過程，動能與重力勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能總量不變。二、機械能守恒定律1、內(nèi)容：在只有重力和彈力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能總量不變。2、表達式：E1＝E2

Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2表示所研究的物理過程中的任意兩個狀態(tài)的機械能總量相等。要選零勢能面。3、條件：只有重力和彈力做功、動能與勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。4、研究對象：一定是系統(tǒng)。課堂活動：一、機械能守恒定律的理論證明典型例題1：如圖，質(zhì)量為m的擺錘從高為hA處靜止釋放，擺動過程中不計空氣阻力，經(jīng)過高為hB處時的速度為vB。以擺錘經(jīng)過的最低點為零勢能面。①寫出擺錘在高為hA、hB處的機械能EA、EB；②理論證明EB＝EA。課堂活動：二、機械能守恒的條件典型例題2：判斷下列實例中，哪些滿足機械能守恒？為什么？說明理由。（1）跳傘運動員帶著張開的降落傘在空氣中勻速下降；（2）不計空氣阻力，把實心球斜向上拋出；（3）物體沿著光滑的曲面滑下；（4）拉著一個物體沿著光滑的斜面勻速上升。阻力對人做負功，機械能不守恒只有重力對實心球做功，機械能守恒支持力不做功，只有重力對物體做功，機械能守恒拉力對物體做功，機械能不守恒課堂活動：三、機械能守恒定律的應(yīng)用典型例題3：如圖，小明在觀看雜技表演，這里是動能和勢能轉(zhuǎn)化的“舞臺”。空中飛人、空中拋接、大跳板、滑竿、滾環(huán)、鞭術(shù)和連串的跟斗，令人眼花繚亂。（1）“空中拋接”節(jié)目中，被拋出的演員在空中運動時，速度大小變化嗎？（不計空氣阻力）（1）拋出的人在運動過程中，重力勢能與動能相互轉(zhuǎn)化，高度變化，因此速度大小會變化；課堂活動：三、機械能守恒定律的應(yīng)用典型例題3：（2）“大跳板”節(jié)目中，為什么要兩個演員同時跳下來？（不計壓板的能量損失）（3）“滑竿”節(jié)目中，人沿桿下滑的全過程中機械能守恒嗎？（2）增加開始的重力勢能，提高對面人的起跳速度，從而使他上升得更高；（3）人先加速后勻速或減速下滑，有摩擦力或阻力做負功，機械能不守恒。二、機械能守恒定律5、解題步驟①確定研究對象；②明確運動過程，分析物體受力、各力做功情況，判斷是否符合機械能守恒條件；③選取零勢能面，確定初狀態(tài)和末狀態(tài)的機械能；④根據(jù)機械能守恒定律列方程求解。課堂活動：三、機械能守恒定律的應(yīng)用典型例題4：如圖，運動員站在滑板上從光滑坡面上的A點以2m/s的速度大小沿著斜坡滑下，到達B點時的速度大小為10m/s。（1）求A、B兩點間的豎直高度h；（2）如果運動員由B以速度vB?=7m/s沖上坡面，求他能到達的最高點高度h?；（1）運動過程中只有重力做功，機械能守恒。選B所在的水平面為零勢能面（2）從坡底運動到最高點過程中只有重力做功，機械能守恒。選B所在的水平面為零勢能面課堂活動：三、機械能守恒定律的應(yīng)用典型例題4：如圖，運動員站在滑板上從光滑坡面上的A點以2m/s的速度大小沿著斜坡滑下，到達B點時的速度大小為10m/s。（3）如果運動員由坡底B點沿坡面向A點運動且恰好能到達A點，則在B點時至少以多大速度vB小向坡上運動？（3）恰好能到達A點的條件是vA＝0從坡底運動到A過程中只有重力做功，機械能守恒。選B所在的水平面為零勢能面課堂活動：三、機械能守恒定律的應(yīng)用典型例題5：如圖，小明乘雪橇沿光滑雪坡從高為20m的A點滑到B點，接著沿粗糙水平面滑到C點停止。小明與雪橇的總質(zhì)量為60kg，設(shè)不計空氣阻力且在B點處沒有能量損失。下表記錄了下滑過程的有關(guān)數(shù)據(jù)。（1）以水平面BC為零勢能面，求出小明與雪橇在A、C兩點處的機械能EA、EC，比較大小關(guān)系并分析原因；位置ABC速度（m/s）0

0時刻（s）0410（1）以水平面BC為零勢能面，EA＝EkA＋EpA＝0＋mghA＝60×10×20J＝12000JEC＝EkC＋EpC＝0＋0＝0JEC＜EA；在粗糙水平面BC運動時，人與雪橇克服摩擦阻力做功，機械能減少。課堂活動：三、機械能守恒定律的應(yīng)用典型例題5：如圖，小明乘雪橇沿光滑雪坡從高為20m的A點滑到B點，接著沿粗糙水平面滑到C點停止。小明與雪橇的總質(zhì)量為60kg，設(shè)不計空氣阻力且在B點處沒有能量損失。下表記錄了下滑過程的有關(guān)數(shù)據(jù)。（2）求小明與雪橇在B點的速度大小vB。位置ABC速度（m/s）0

0時刻（s）0410（2）人與雪橇從A點滑到B點的過程中，只有重力做功，機械能守恒，以水平面BC為零勢能面EkA＋EpA＝EkB＋EpB三、學生實驗：驗證機械能守恒定律1、實驗原理與方案：當空氣阻力遠小于重力時，物體的機械能近似守恒。為了驗證機械能近似守恒，需要測量物體在任意位置處的動能和重力勢能。本實驗通過測量物體的速度和高度間接測量物體的動能