【課件】機械能守恒定律第1課時 2023-2024學年高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

宣講人：某某某時間：20XX.XX第4節(jié)

機械能守恒定律第1課時第八章

機械能守恒定律學習目標1.通過實例掌握重力、彈簧彈力做功對應(yīng)勢能的變化情況。2.借自由落體運動，推導(dǎo)機械能守恒定律。3.通過實例理解機械能守恒的條件及其判斷技巧。4.通過練習熟悉機械能守恒定律求解問題的步驟與方法，體會其優(yōu)越性。目錄0201追尋守恒的量動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化03機械能守恒定律伽利略曾研究過小球在斜面上的運動。他發(fā)現(xiàn)：無論斜面B比斜面A陡些或緩些，小球的速度最后總會在斜面上的某點變?yōu)?，這點距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時的高度基本相同。在小球的運動過程中，有哪些物理量是變化的？哪些是不變的？你能找出不變的量嗎？ABhh伽利略理想斜面實驗ABhh'探究：小球能否到達等高處試證明：小球在光滑的斜面Ａ上從高為h處由靜止?jié)L下，滾上另一光滑的斜面Ｂ，速度變?yōu)榱銜r的高度為h'，h和h'的大小關(guān)系怎樣？如果減小斜面B的傾角呢？在A斜面上：

a＝gsinα

x＝v2/2a

h＝xsinα＝v2/2g

在B斜面上：a'＝－gsinβx'＝（0－v2）/2a'h'

＝x'sinβ

=v2/2g結(jié)論：h'＝h，且與β角的大小無關(guān)。ABhh'αβ證明：知識點一：追尋守恒的量上述現(xiàn)象表明：斜面上的小球在運動過程中好像“記得”自己起始的高度（或與高度相關(guān)的某個量）。后來的物理學家把這一事實說成是“某個量是守恒的”,并且把這個量叫做能量或能。ABhh'αβ能量概念的引入是科學前輩們追尋守恒量的一個重要事例。知識點二：動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化mg我們發(fā)現(xiàn)，在這過程中，物體的速度增加了，表示物體的動能增加了。這說明，物體原來的重力勢能轉(zhuǎn)化成了動能。重力做正功①重力勢能→動能減少的重力勢能到哪里去了？沿光滑斜面滑下沿光滑斜面上升mg

由于物體的高度增加，它的重力勢能增加了。這說明，物體原來具有的動能轉(zhuǎn)化成了重力勢能。v0②動能→重力勢能重力做負功減少的動能到哪里去了？mg豎直上拋v0由小球接觸彈簧到速度為零的這一過程中，彈力做負功，彈簧的彈性勢能增加，而物體速度減小，動能減少。小球原來的動能轉(zhuǎn)化成了彈性勢能。v=6m/sv=0③動能→彈性勢能④彈性勢能→動能被壓縮的彈簧具有彈性勢能，當彈簧恢復(fù)原來形狀時，就把跟它接觸的物體彈出去。這一過程中，彈力做正功，彈簧的彈性勢能減少，而物體得到一定的速度，動能增加。物體原來的彈性勢能轉(zhuǎn)化成了動能。彈簧恢復(fù)原來形狀v=6m/s壓縮的彈簧v=0從上面的討論可以看出來，重力勢能、彈性勢能與動能都是機械運動中的能量形式，統(tǒng)稱為機械能。機械能重力勢能:彈性勢能動能：勢能Ep機械能E=EK+EP物體由于運動而具有的能叫做動能

Ek=mv2/2Ep=mgh知識點三：機械能守恒定律

一個小球在真空中做自由落體運動，另一個同樣的小球在黏性較大的液體中由靜止開始下落。它們都由高度為h1

的地方下落到高度為h2

的地方。在這兩種情況下，重力做的功相等嗎？重力勢能的變化相等嗎？動能的變化相等嗎？重力勢能各轉(zhuǎn)化成什么形式的能？

v2h1h2v1情景一：落體運動（選地面為參考面）只有重力作功的情況下，物體的機械能總量保持不變。情景二：曲線運動一個物體沿著光滑的曲面滑下，在A點時動能為Ek1，重力勢能為Ep1

；在B點時動能為Ek2，重力勢能為Ep2

。試判斷物體在A點的機械能E1和在B點的機械能E2的關(guān)系。由動能定理：GFN只有重力作功的情況下，物體的機械能總量保持不變。在只有彈簧彈力做功的物體和彈簧系統(tǒng)內(nèi)，動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，且機械能的總量保持不變。在光滑水平面上，設(shè)彈簧被壓縮x1時彈性勢能為EP1，動能為EK1,設(shè)彈簧被壓縮x2時彈性勢能為EP2，動能為EK2情景三：彈簧彈力做功由動能定理：在只有重力或彈力做功的情況下，物體系統(tǒng)的動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總量保持不變。這個結(jié)論稱為機械能守恒定律。2.適用條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功。末態(tài)機械能初態(tài)機械能1.內(nèi)容3.三種常用的表達式

4.機械能守恒的具體情況有：(1)只受重力作用:如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運動(自由落體、豎直上拋、平拋、斜拋等)。(2)物體除受重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力外,還受其他力,但其他力不做功,如：物體沿光滑固定的斜面或圓弧面下滑,物體受重力和支持力作用,但支持力不做功;(3)對于物體系統(tǒng),除系統(tǒng)內(nèi)的重力和彈力做功之外,外力不做功,有內(nèi)力做功,但內(nèi)力做功的代數(shù)和為零。(4)系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞,系統(tǒng)內(nèi)也沒有機械能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化。5.機械能守恒定律與動能定理的比較規(guī)律比較機械能守恒定律動能定理表達式E1＝E2，ΔEk增＝ΔEp減ΔEA增＝ΔEB減W＝ΔEk使用范圍只有重力或彈力做功無條件限制研究對象物體與地球組成的系統(tǒng)質(zhì)點物理意義重力或彈力做功的過程是動能與勢能相互轉(zhuǎn)化的過程合外力對物體做的功是動能變化的量度應(yīng)用角度守恒條件及初末狀態(tài)機械能的形式和大小動能的變化及合外力做功情況6.應(yīng)用機械能守恒定律解題的一般思路應(yīng)用機械能守恒定律時,物體間的相互作用力可以是變力,也可以是恒力,而且只涉及物體系統(tǒng)的初、末狀態(tài),使處理問題得到簡化,應(yīng)用的基本思路如下:(1)選取研究對象——系統(tǒng)或物體。(2)對研究對象進行受力、做功分析,判斷機械能是否守恒。(3)恰當?shù)剡x取參考平面,確定研究對象初、末狀態(tài)時的機械能。(4)選取恰當?shù)臋C械能守恒定律的表達式,列式求解。追尋守恒的量機械能守恒定律動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化動能轉(zhuǎn)化為勢能勢能轉(zhuǎn)化為動能機械能守恒定律1.如圖所示，下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是()A．甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，物體A的機械能守恒B．乙圖中，物體B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時，機械能守恒C．丙圖中，不計任何阻力時A加速下落、B加速上升的過程中，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒D．丁圖中，小球由水平位置A處靜止釋放，運動到B處的過程中，機械能守恒BCD2.下列過程中加點物體的機械能守恒的是

()A.秋天樹葉從樹上飄落B.在空中勻速上升的熱氣球C.運動員用力推出后在空中運動的鉛球D.在蹦床上來回運動的運動員C3.如圖所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端連接著一輕彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止狀態(tài)，當撤去力F后，物體將向右運動，在物體向右運動的過程中，下列說法正確的是(

)A．彈簧的彈性勢能逐漸減少B．物體的機械能不變C．彈簧的彈性勢能先增加后減少D．彈簧的彈性勢能先減少后增加D4.一小球以一定的初速度從圖示位置進入光滑的軌道，小球先