8.4機(jī)械能守恒定律高一物理（人教版2019）

第八章機(jī)械能守恒定律第4節(jié)機(jī)械能守恒定律動能和勢能相互轉(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？新課導(dǎo)入伽利略發(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(diǎn)變?yōu)?，這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時的高度基本相同。思考：在小球的運(yùn)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問題1：當(dāng)小球沿斜面從h高處由靜止?jié)L下時，小球的高度不斷減小，而速度不斷增大，說明了什么？ABhh1αβ任務(wù)一、追尋守恒量伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)問題2：當(dāng)小球從斜面底端沿另一斜面向上滾動時，小球的位置不斷升高，而速度不斷減小，說明了什么？問題3：如果沒有摩擦，小球上升的高度與原高度有什么關(guān)系，說明了什么？ABhh1αβ任務(wù)一、追尋守恒量伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)h發(fā)現(xiàn)：最高點(diǎn)，勢能最大，動能為零；

最低點(diǎn)，勢能最小，動能最大。此消彼長能是不變的任務(wù)二：能量之間的轉(zhuǎn)化ACB1.動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化----演示單擺運(yùn)動問題1：小球的受力情況如何?問題2：由A到B過程中各個力做功情況如何？問題3：由B到A過程中各個力做功情況如何？問題4：這個實(shí)驗(yàn)說明了什么?任務(wù)二：能量之間的轉(zhuǎn)化1.動能與彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化----演示彈簧振子運(yùn)動問題1：小球的受力情況如何?問題2：彈簧被拉伸的過程中，各個力做功情況如何？問題3：彈簧被壓縮的過程中，各個力做功情況如何？問題4：這個實(shí)驗(yàn)說明了什么?問題5：動能和勢能之間確實(shí)可以轉(zhuǎn)化，那么在轉(zhuǎn)化的過程中，動能和勢能的和是否保持不變呢？vv任務(wù)三：機(jī)械能守恒定律1.概念：重力勢能、彈性勢能與動能都是機(jī)械運(yùn)動中的能量形式，統(tǒng)稱為機(jī)械能。2.表達(dá)式：注意：①機(jī)械能是狀態(tài)量（對應(yīng)物體在某一時刻或某一位置時的機(jī)械能）②機(jī)械能具有相對性（其大小與參考系、零勢能面的選取有關(guān)）3.標(biāo)量：只有大小，沒有方向，但有正、負(fù)之分。任務(wù)三：推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律物理情景：物體沿光滑曲面滑下，經(jīng)過高度h1的A點(diǎn)時速度為v1，下落至高度h2的B點(diǎn)處速度為v2，不計(jì)阻力，取地面為參考平面。問題：試寫出物體在A點(diǎn)時的機(jī)械能和B點(diǎn)時的機(jī)械能，并找到這兩個機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系。A點(diǎn)B點(diǎn)由動能定理得重力功與重力勢能的關(guān)系以上兩式得移項(xiàng)結(jié)論任務(wù)三：推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律物理情景2：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。彈力做功與彈性勢能的關(guān)系以上兩式得移項(xiàng)結(jié)論物理情景2：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。

在只有重力做功的情況下，機(jī)械能是守恒的；同樣作為機(jī)械能組成部分的彈性勢能，在只有彈力做功的物體系統(tǒng)中動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能保持不變。

任務(wù)四：理解機(jī)械能守恒定律你是如何理解“只有重力（或彈力）做功”的？（1）只受重力（或彈力）作用如：自由落體運(yùn)動拋體運(yùn)動豎直上拋豎直下拋平拋斜拋物體沿光滑斜面下滑物體沿光滑曲面下滑單擺（2）除受重力（或彈力）外，還受其他力作用，但其他力不做功任務(wù)四：理解機(jī)械能守恒定律物體在外力F作用下沿斜面上滑，且F=f(3)除重力（或彈力）做功外，其他力也做功，但其他力做功代數(shù)和為零。例：物體沿光滑地面勻速運(yùn)動VF物體勻速上升（不計(jì)阻力）試分析物體機(jī)械能是否守恒？任務(wù)四：理解機(jī)械能守恒定律4.研究對象：系統(tǒng)例：小球自由下落（不計(jì)阻力）思考：小球機(jī)械能是否守恒？不守恒，小球重力勢能不變，動能減少，所以機(jī)械能減少。思考：小球機(jī)械能是否守恒？守恒，小球機(jī)械能守恒，其實(shí)指的是小球和地球組成的機(jī)械能守恒，只是我們一般把地球省略去了。v但小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。任務(wù)四：理解機(jī)械能守恒定律物理情景1：質(zhì)量為m的物體自由下落過程中，經(jīng)過高度h1的A點(diǎn)時速度為v1，下落至高度h2的B點(diǎn)處速度為v2，不計(jì)阻力，取地面為參考平面。問題：試寫出物體在A點(diǎn)時的機(jī)械能和B點(diǎn)時的機(jī)械能，并找到這兩個機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系。v2Ah1h2Bv1自由落體運(yùn)動任務(wù)五：機(jī)械能守恒定律的表達(dá)v2Ah1h2Bv1自由落體運(yùn)動A點(diǎn)B點(diǎn)由動能定理得重力功與重力勢能的關(guān)系以上兩式得移項(xiàng)結(jié)論任務(wù)五：機(jī)械能守恒定律的表達(dá)物理情景2：不計(jì)任何阻力時，A加速下落、B加速上升過程中問題：1.對A、B分別受力分析，判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？2.A的機(jī)械能如何變化，B的機(jī)械能如何變化3.寫出A的機(jī)械能的減少量與B的機(jī)械能的增加量的關(guān)系。

任務(wù)五：機(jī)械能守恒定律的表達(dá)等式左邊為物體初狀態(tài)動能與勢能之和，等式右邊為物體末狀態(tài)動能與勢能之和。結(jié)論：在只有重力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能與重力勢能互相轉(zhuǎn)化時總的機(jī)械能保持不變。任務(wù)五：機(jī)械能守恒定律的表達(dá)表達(dá)式：①守恒式：E1=E2注：選取零勢能面②轉(zhuǎn)化式：?EP增=?EK減?EP減=?EK增或機(jī)械能守恒的條件：只有重力（或彈力）做功（不需選取零勢能面）任務(wù)五：機(jī)械能守恒定律的表達(dá)ΔEA＝－ΔEB③轉(zhuǎn)移式：課堂練習(xí)CDACDA一、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化機(jī)械能=動能+勢