【課件】機械能守恒定律課件高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

引入新課：【情境思考】用細繩把大鋼球吊在高處,并把大鋼球拉到鼻子尖前釋放,保持頭的位置不動,大鋼球擺回來時,會打到鼻子嗎?8.4機械能守恒定律

【學(xué)習(xí)目標】1、物理觀念：知道機械能概念和表達式，理解機械能守恒定律的內(nèi)容，表達式和條件。2、經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，學(xué)會科學(xué)探究的方法：觀察現(xiàn)象、提出問題、猜想假設(shè)、理論分析驗證、得出結(jié)論、推廣應(yīng)用。3、了解人們追尋守恒量和建立能量概念的漫長過程，學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來解釋物理現(xiàn)象，分析解決實際問題。演示實驗1：追尋守恒量演示實驗2：在這兩個過程中有什么量保持不變？存在什么相同的規(guī)律？一、觀察實驗現(xiàn)象，提出問題：如果沒有空氣阻力和摩擦力，小球必將準確的終止于它開始運動時的高度，不會更高一點，也不會更低一點如果沒有空氣阻力和摩擦力，小滑塊好像能記住它的初始位置似的，小滑塊速度減到零所到達的位置，既不會比A(B)點更遠，也不會比A(B)點更近光滑斜面，小球運動過程中（下滑和上滑），涉及哪些能量？這些能量怎么變？猜想一下有哪個量是不變的？二、猜想假設(shè)猜想：小球的重力勢能與動能之和保持不變重力勢能（EP），動能（EK），下滑過程動能增加，重力勢能減少，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。上滑過程動能減少，重力勢能增加，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能小滑塊在彈簧彈力作用下，沿光滑水平面來回滑動的過程中，涉及哪些能量？這些能量怎么變？猜想一下有哪個量是不變的？猜想：彈性勢能與動能之和保持不變二、猜想假設(shè)彈性重力勢能（EP），動能（EK）A-O過程動能增加，彈性勢能減少，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。O-B過程彈性勢能增加，動能減少，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能。引入新的物理量---機械能1.概念：2.表達式：機械能是動能、重力勢能、彈性勢能的統(tǒng)稱，用符號E

表示

三、理論分析，推導(dǎo)驗證：----機械能守恒定律的推導(dǎo)BAh1h2

如果在物體沿左邊斜面（光滑）下滑的過程任取兩個位置A和B：假設(shè)物體處在位置A時速度為V1，距離水平面的高度是h1，處在B位置時速度為v2，距離水平面的高度為h2（1）分析物體由A運動到B的過程中的受力情況及各力做功情況，并列出動能定理的方程。（2）列出這個過程中重力做功與重力勢能變化的關(guān)系式。（3）根據(jù)（1）（2）判斷物體在位置A時的機械能和在位置B時的機械能是否相等。合作探究一：分析伽利略理想斜面實驗中小球機械能是否不變（重力勢能與動能間的相互轉(zhuǎn)化）三、理論分析，推導(dǎo)驗證：----機械能守恒定律的推導(dǎo)BAh1h2

GFN重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢能的減少量WG=mgh1-mgh2

由動能定理得：末狀態(tài)初狀態(tài)自由落體運動沿光滑的曲面下滑三、理論分析，推導(dǎo)驗證：----機械能守恒定律的推導(dǎo)沿粗糙斜面下滑的過程

重力做功在數(shù)值上等于物體重力勢能的減少量W=mgh1-mgh2

重力勢能與動能間的相互轉(zhuǎn)化h1h2ABGGFNV2V1GFNF阻

通過以上分析填寫下表，并思考討論:什么條件下機械能守恒？自由落體光滑曲面（斜面）上粗糙斜面上受力情況有哪些力做功機械能是否守恒只受重力重力、支持力重力、支持力、摩擦力只有重力做功只有重力做功重力，摩擦力都做功守恒守恒不守恒結(jié)論：在只有重力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，物體的動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變只有重力做功只受重力除受重力外還受其它力，但是其它力不做功在動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)中機械能守恒的條件是什么？用我們得出來的結(jié)論解釋一下以下兩個現(xiàn)象：（1）伽利略理想斜面實驗中“如果空氣阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必將準確地終止于他開始運動時的高度，不會更高一點，也不會更低一點”（2）演示實驗1中，第一次上升的高度接近初始高度，后來上升的高度越來越低。（1）機械能守恒mgh1+0=mgh2+0h1=h2

（2）機械能不守恒mgh1+0<mgh2+0h1>h2

在只有彈簧彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變Ek2+EP2＝Ek1+EP1彈性勢能與動能間相互轉(zhuǎn)換動能定理：功能關(guān)系：三、理論分析，推導(dǎo)驗證：----機械能守恒定律的推導(dǎo)GFNT彈fWf+1、內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。2、守恒條件:只有重力做功或彈力做功3、表達式：（1）E1=E2

EK1＋EP1=EK2＋EP2四、得出規(guī)律-----機械能守恒定律(物體可還受其他力，但其他力不做功）（2）?EP=-?EK

（?EP增=?EK減或

?EP減=?EK增）

（守恒思想）（轉(zhuǎn)換思想）例題把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個擺。擺長為L，最大偏角為θ。（不計空氣阻力）（1）分析小球在擺動過程中受到哪些力，及各力做功情況，并判斷擺動過程中小球機械能是否守恒。（2）小球運動到最底位置時的速度是多大？GF拉力F不做功，只有重力G做功，小球機械能守恒。以最低點O為參考平面。五、規(guī)律的應(yīng)用