高一物理人教版2019必修第二冊(cè)同步課件8.4機(jī)械能守恒定律

8.4機(jī)械能守恒定律第八章機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)基本要求1．知道機(jī)械能的各種形式，能分析動(dòng)能與勢(shì)能(包括彈性勢(shì)能)之間的相互轉(zhuǎn)化問題。2．知道機(jī)械能守恒的條件，知道機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式。3．會(huì)判斷機(jī)械能是否守恒，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問題。發(fā)展要求1．根據(jù)動(dòng)能定理及重力做功與勢(shì)能變化的關(guān)系，導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。2．從能量轉(zhuǎn)化的角度理解機(jī)械能守恒的條件。3．能從不同角度表達(dá)機(jī)械能守恒定律，根據(jù)問題選擇合適的表達(dá)式。4．領(lǐng)悟運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決問題的優(yōu)點(diǎn)。說明1．運(yùn)用機(jī)械能守恒定律進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不涉及彈性勢(shì)能。2．不要求用機(jī)械能守恒定律求解多個(gè)物體（包括需要確定重心的鏈條、繩子、流體等)的問題。議一議在小球的運(yùn)動(dòng)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？追尋守恒量ABhh伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)（斜面均光滑）小球好像“記得”自己起始的高度，然后重復(fù)前面的運(yùn)動(dòng)追尋守恒量ABhh左邊滾下時(shí)：球重力勢(shì)能減?。ǜ叨冉档停┑耐瑫r(shí)，動(dòng)能增加（速度在增加）；右邊滾上時(shí)：球重力勢(shì)能增加（高度降低）的同時(shí)，動(dòng)能減?。ㄋ俣仍谠黾樱?；此消彼長(zhǎng)，此過程有什么量是不變的？動(dòng)能與重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化通過重力做功，動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化動(dòng)能與彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化通過彈力做功，動(dòng)能與彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化機(jī)械能機(jī)械能在各種形式中轉(zhuǎn)化，是否有保持不變的東西？重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能與動(dòng)能都是機(jī)械能中的能量形式，統(tǒng)稱機(jī)械能通過重力或彈力做功，機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。追尋守恒量情形：光滑曲面上。物體在某一時(shí)刻處在高度為h1的位置A，這時(shí)它的速度是v1。經(jīng)過一段時(shí)間后，物體下落到高度為h2的另一位置B，這時(shí)它的速度是v2.從A至B過程，由動(dòng)能定理此過程，重力做功由上式整理得此過程有個(gè)形式除了下標(biāo)，其他沒有變機(jī)械能守恒小結(jié)：重力做功，動(dòng)能與重力勢(shì)能互相轉(zhuǎn)化時(shí)，總的機(jī)械能保持不變.若曲面有摩擦，上式是否成立？令則試一試：物體從位置B沿光滑曲面上升到位置A，上式是否成立？機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒定律：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。從力的角度：對(duì)于某個(gè)物體，只受重力（彈力）做功；受其它力，而其他力不做功，則該物體的機(jī)械能守恒。從能量轉(zhuǎn)化的角度：對(duì)于由兩個(gè)或兩個(gè)以上物體的系統(tǒng)，如果物體間只有動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)與外界沒有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)內(nèi)部沒有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的機(jī)械能就守恒。小試牛刀[多選]下列實(shí)例中，機(jī)械能守恒的是()A.氣球勻速上升. B.物體沿光滑斜面自由下滑C.物體在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D.汽車沿斜坡勻速向下行駛E.在空中飄落的樹葉 F.做平拋運(yùn)動(dòng)的鉛球G.沿粗糙的斜面向下做勻速運(yùn)動(dòng)的木塊 H.被起重機(jī)拉著向上做勻速運(yùn)動(dòng)的貨物BF例題精講把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來，就成為一個(gè)擺，擺長(zhǎng)為l，最大偏角為θ。如果阻力可以忽略，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小是多少？解：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象。設(shè)最低點(diǎn)的重力勢(shì)能為0，以小球在最高點(diǎn)的狀態(tài)作為初狀態(tài)，以小球在最低點(diǎn)的狀態(tài)作為末狀態(tài)。在最高點(diǎn)的動(dòng)能Ek1＝0，重力勢(shì)能是Ep1＝mgl－lcosθ）在最低點(diǎn)的重力勢(shì)能Ep2

＝0，而動(dòng)能可以表示為運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，即Ek2

＋Ep2

＝Ek1

＋Ep1把初末狀態(tài)下動(dòng)能、重力勢(shì)能的表達(dá)式代入，得由此解出小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小此題用動(dòng)能定理是否可解？機(jī)械能的解題步驟選取研究對(duì)象根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力，做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒．恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在過程的初末時(shí)刻的機(jī)械能．根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解．小試牛刀如圖所示，質(zhì)量為m的物體，以某一初速度v0從A點(diǎn)向下在光滑的軌道中運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力，若物體通過B點(diǎn)時(shí)的速度為3，求：(1)物體在A點(diǎn)時(shí)的速度;(2)物體離開C點(diǎn)后還能上升的高度。機(jī)械能解題的優(yōu)勢(shì)機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律方便；應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題，只需考慮運(yùn)動(dòng)的始末狀態(tài)，不必考慮兩個(gè)狀態(tài)之間過程的細(xì)節(jié)。因此一些難以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的問題，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律則易于解決。守恒量物理學(xué)的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)普遍的自然規(guī)律。因?yàn)檫@樣的規(guī)律的最簡(jiǎn)單的形式之一表現(xiàn)為某種物理量的不變，所以對(duì)于守恒量的尋求是合理的，而且也是極為重要的研究方向。馬克思·馮·勞厄（1879年—1960年），德國(guó)物理學(xué)家守恒量

有一個(gè)事實(shí)，如果你愿意，也可以說一條定律，支配著至今所知的自然現(xiàn)象這條定律稱做能量守恒定律。它指出有某一個(gè)量，我們把它稱為能量，他在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。

那是一個(gè)最抽象的概念……理查德·菲利普斯·費(fèi)曼（1918年—1988年），美籍猶太裔物理學(xué)家課堂