機械能守恒定律 高一下學期物理人教版（2019）必修二

8.4機械能守恒定律核心素養(yǎng)目標物理觀念知道能量守恒是自然界的重要規(guī)律，知道什么是機械能，理解機械能守恒定律的內(nèi)容及條件。科學思維領(lǐng)悟從守恒的角度分析問題的方法，會根據(jù)機械能守恒的條件判斷機械能是否守恒，并能運用機械能守恒定律解決有關(guān)問題?？茖W態(tài)度與責任認識機械能守恒定律對日常生活的影響，體會守恒思想對物理學的推動作用。思考：前面學習了哪幾種形式的能量？表達式是什么？分別對應什么力做功？重力勢能EP彈性勢能EP動能EkWG=EP1-EP2=-△EP勢能W彈=EP1-EP2=-△EPW合=Ek2-Ek1=△Ek動能動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的例子在一定條件下，物體的動能和勢能（包括重力勢能和彈性勢能）之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么你知道它們在轉(zhuǎn)化的過程中遵守什么規(guī)律嗎？伽利略斜面實驗（1863年）閱讀P89面相關(guān)內(nèi)容伽利略理想斜面實驗ABhAhB1.實驗過程：一、追尋守恒量一.追尋守恒量2.實驗現(xiàn)象：在沒有空氣阻力和摩擦力時，無論斜面B陡一些，還是緩一些，小球總能到達斜面B上與釋放點等高的位置，即hA=hB3.實驗結(jié)論：小球在運動中“某個量是守恒的”

實驗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）。把這個量叫做能量或能。讓靜止的小球沿斜面A滾下，小球?qū)L上斜面B回顧：前面學習了哪幾種形式的能量？分別對應什么力做功？重力勢能EP彈性勢能EP動能EkWG=EP1-EP2=-△EP勢能W彈=EP1-EP2=-△EPW合=Ek2-Ek1=△Ek動能機械能二、機械能（E）1.概念：2.表達式：1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E：機械能EK：動能EP：重力勢能和彈性勢能理解：①機械能是狀態(tài)量例：v2Ah1h2Bv1自由落體運動EA=EKA+EPAEB=EKB+EPB地面為零勢能面（對應物體在某一時刻或某一位置時的機械能）二、機械能（E）3.標量：②機械能具有相對性只有大小，沒有方向，但有正、負之分。（其大小與參考系、零勢能面的選取有關(guān)）1.概念：2.表達式：1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)稱為機械能理解：①機械能是狀態(tài)量（對應物體在某一時刻或某一位置時的機械能）二、機械能（E）4.動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化①動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化AB思考：小球沿A運動時，高度不斷減小，而速度不斷增大，說明什么？說明：小球重力勢能不斷減小，動能不斷增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能思考：小球沿B運動時，高度不斷增大，而速度不斷減小，說明什么？說明：小球重力勢能不斷增大，動能不斷減小，動能轉(zhuǎn)化重力勢能思考：小球重力勢能與動能間轉(zhuǎn)化的原因是什么？（從做功角度考慮）重力做功重力做功小球沿A運動時，重力對物體做正功，物體的動能增加，重力勢能減小。小球沿B運動時，重力對物體做負功，物體的動能減小，重力勢能增大。二、機械能（E）4.動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化②動能與彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化思考：小球向左運動時，速度不斷減小，而彈簧形變量不斷增大，說明什么？說明：小球動能不斷減小，彈簧彈性勢能不斷增大，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能思考：小球向右運動時，速度不斷增大，而彈簧形變量不斷減小，說明什么？說明：小球動能不斷增大，彈簧彈性勢能不斷減小，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能vv二、機械能（E）4.動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化②動能與彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化思考：動能與彈性勢能間轉(zhuǎn)化的原因是什么？（從做功角度考慮）彈力做功vv由小球接觸彈簧到速度為零的這一過程中，彈力對小球做負功，彈簧的彈性勢能增加，小球動能減少。被壓縮的彈簧具有彈性勢能，當彈簧恢復原來形狀時，就把跟它接觸的物體彈出去。這一過程中，彈力對小球做正功，彈簧的彈性勢能減少，小球動能增加。彈力做功

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(圖8.4-2)。它們都由高度為h的地方下落到高度為h，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?參考答案：（1）這兩種情況下，重力做功相等；（2）重力勢能的變化相等；（3）動能變化不相等；（4）第一次減小的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為動能，第二次減小的重力勢能除了轉(zhuǎn)化為動能外，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。猜想動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量關(guān)系?通過剛才幾個例子分析，我們知道動能與勢能之間相互轉(zhuǎn)化是通過重力做功或彈力做功來實現(xiàn)的。閱讀P91面相關(guān)內(nèi)容例.把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺（如圖所示），擺長為L，最大偏角為。求小球運動到最低位置時的速度為多大？解析：小球擺動過程中，細線的拉力不做功，系統(tǒng)只有重力做功，機械能守恒。解：設(shè)小球最低點所在位置為參考平面由機械能守恒定律得：解得：

應用機械能守恒定律解題，只需考慮過程的初、末狀態(tài)，不必考慮兩個狀態(tài)間過程的細節(jié)，這是它的優(yōu)點。三、機械能守恒定律1、內(nèi)容：EK2

+EP2=EK1+EP1

3、表達式：E2=E1在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。還可以根據(jù)動能變化量和勢能的變化量間的關(guān)系表述為：2、條件：只有重力或彈力做功注：選0勢能面練習1：分析下列情況下機械能是否守恒？（1）跳傘運動員從空中勻速下落的過程；（2）物體做平拋運動；4、應用4、應用例、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。小球運動到最低位置時的速度是多大？用機械能守恒定律解題的步驟：1.選取研究對象，受力分析，判斷機械能是否守恒。2.選取零勢能面，確定始態(tài)和末態(tài)的機械能。3.列方程，并求解結(jié)果。3、機械能守恒定律：2、機械能：E=Ek+Ep（1）內(nèi)容：在只有重力或彈力做功