高中物理機(jī)械能守恒定律PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1高中物理機(jī)械能守恒定律高中物理機(jī)械能守恒定律第1頁(yè)/共20頁(yè)小鋼球小鋼球?qū)嶒?yàn)中，小球的受力情況如何？實(shí)驗(yàn)中，小球的受力情況如何？受重力受重力G和繩的拉力和繩的拉力F作用作用 各個(gè)力的做功情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？拉力和速度方向總垂直，對(duì)小球不拉力和速度方向總垂直，對(duì)小球不做功；只有重力對(duì)小球能做功。做功；只有重力對(duì)小球能做功。這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？小球在擺動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能小球在擺動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動(dòng)過(guò)程中，小球總在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動(dòng)過(guò)程中，小球總能回到原來(lái)的高度?？梢?jiàn)，重力勢(shì)能能回到原來(lái)的高度。可見(jiàn)，重力勢(shì)能和動(dòng)能的總和保持不變。即機(jī)

2、械能保和動(dòng)能的總和保持不變。即機(jī)械能保持不變。持不變。演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)GFv第2頁(yè)/共20頁(yè)小球的受力情況如何？小球的受力情況如何？重力重力G、支持力、支持力F1、彈力、彈力F各個(gè)力的做功情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？G和和F1不做功，不做功，F(xiàn)做功做功這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？ 小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈性勢(shì)小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈性勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。小球在往能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中總能回到原來(lái)的位復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中總能回到原來(lái)的位置，可見(jiàn)，彈性勢(shì)能和動(dòng)能的總置，可見(jiàn)，彈性勢(shì)能和動(dòng)能的總和應(yīng)該保持不變。即機(jī)械能保持和應(yīng)該保持不變。即機(jī)械能保持不變。不變。 演示實(shí)驗(yàn)

3、演示實(shí)驗(yàn)A O BGF1F第3頁(yè)/共20頁(yè)第4頁(yè)/共20頁(yè) 質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體自由下落過(guò)程中，經(jīng)過(guò)高度的物體自由下落過(guò)程中，經(jīng)過(guò)高度h1的的A點(diǎn)時(shí)速點(diǎn)時(shí)速度為度為v1，下落至高度，下落至高度h2的的B點(diǎn)處速度為點(diǎn)處速度為v2，不計(jì)空氣阻力，取地，不計(jì)空氣阻力，取地面為參考平面，試寫出物體在面為參考平面，試寫出物體在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能和點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能和B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能，并找到這兩個(gè)機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系。能，并找到這兩個(gè)機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系。根據(jù)動(dòng)能定理，有根據(jù)動(dòng)能定理，有重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系可知：重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系可知：由以上兩式可以得到：由以上兩式可以得到：h1v1v2mh2AB

4、A點(diǎn)點(diǎn)B點(diǎn)點(diǎn)第5頁(yè)/共20頁(yè) 在在只有重力做功只有重力做功的物體系內(nèi)，動(dòng)能和的物體系內(nèi)，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而機(jī)械能的總量重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而機(jī)械能的總量保持不變。保持不變。同樣可以證明：同樣可以證明： 在在只有彈簧彈力做功只有彈簧彈力做功的物體系內(nèi)，動(dòng)的物體系內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而物體機(jī)械能的能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而物體機(jī)械能的總量也保持不變?？偭恳脖３植蛔?。由此可見(jiàn)：由此可見(jiàn)：第6頁(yè)/共20頁(yè)內(nèi)容內(nèi)容:或或（動(dòng)能的增加等于勢(shì)能的減少）（動(dòng)能的增加等于勢(shì)能的減少）或或第7頁(yè)/共20頁(yè)守恒和相等的區(qū)別守恒和相等的區(qū)別： 1.守恒：如果某一個(gè)物理量在某個(gè)過(guò)程中守恒：如果某一個(gè)

5、物理量在某個(gè)過(guò)程中始終保持不變，那么我們就說(shuō)這個(gè)物理量始終保持不變，那么我們就說(shuō)這個(gè)物理量在此過(guò)程中守恒在此過(guò)程中守恒.2.相等：如果一個(gè)物理量在兩點(diǎn)的值一樣相等：如果一個(gè)物理量在兩點(diǎn)的值一樣，那么我們就說(shuō)這個(gè)物理量在這兩點(diǎn)相等，那么我們就說(shuō)這個(gè)物理量在這兩點(diǎn)相等.第8頁(yè)/共20頁(yè) 只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，其它只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，其它力不做功（或其它力合力所做功為零）力不做功（或其它力合力所做功為零）A A、從做功角度分析、從做功角度分析B B、從能量轉(zhuǎn)化角度分析、從能量轉(zhuǎn)化角度分析 只有系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，無(wú)其只有系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，無(wú)其它形式能量之間（如內(nèi)能）轉(zhuǎn)

6、化。它形式能量之間（如內(nèi)能）轉(zhuǎn)化。 只有重力或彈力做功只有重力或彈力做功. .第9頁(yè)/共20頁(yè) 把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺（如圖），把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺（如圖）， 擺長(zhǎng)為擺長(zhǎng)為l ,最大偏角為最大偏角為 .小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度 是多大？是多大？分析分析拉力和速度方向總垂拉力和速度方向總垂直，對(duì)小球不做功；直，對(duì)小球不做功；所以這個(gè)過(guò)程中只有所以這個(gè)過(guò)程中只有重力對(duì)小球能做功，重力對(duì)小球能做功，機(jī)械能守恒。機(jī)械能守恒。 lABGFv第10頁(yè)/共20頁(yè) 把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺（如圖），把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)

7、擺（如圖）， 擺長(zhǎng)為擺長(zhǎng)為l ,最大偏角為最大偏角為 .小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度 是多大？是多大？解解選擇小球在最低位置時(shí)所在的水平面為參考平面。選擇小球在最低位置時(shí)所在的水平面為參考平面。小球在最低點(diǎn)小球在最低點(diǎn)O時(shí)為時(shí)為末狀態(tài)末狀態(tài)：末狀態(tài)的動(dòng)能：末狀態(tài)的動(dòng)能： Ek2=1/2mv2 重力勢(shì)能：重力勢(shì)能： Ep2=0末狀態(tài)的機(jī)械能為：末狀態(tài)的機(jī)械能為： Ek2+Ep2=1/2mv2 根據(jù)機(jī)械能守恒定律有根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即即 1/2mv2= mgl ( 1- cos)所以所以 v = lAB小球在最高點(diǎn)小球在最高點(diǎn)A時(shí)為時(shí)

8、為初狀態(tài)初狀態(tài)：初狀態(tài)的動(dòng)能：初狀態(tài)的動(dòng)能： Ek1=0 初狀態(tài)的初狀態(tài)的重力勢(shì)能：重力勢(shì)能： Ep1=mg(l-lcos）初狀態(tài)的初狀態(tài)的機(jī)械能：機(jī)械能： Ek1+Ep1=mg(l-lcos) 第11頁(yè)/共20頁(yè)一、機(jī)械能：一、機(jī)械能：物體的物體的動(dòng)能動(dòng)能和和勢(shì)能勢(shì)能之和稱為物體之和稱為物體 的機(jī)械能。的機(jī)械能。 二、二、物體的物體的動(dòng)能動(dòng)能和和勢(shì)能勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化?？梢韵嗷マD(zhuǎn)化。三、機(jī)械能守恒定律三、機(jī)械能守恒定律在在只有重力或彈力做功只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。 1 1、

9、守恒條件：、守恒條件：a a、只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，其它力只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功，其它力 不做功（或其它力合力所做功為零）不做功（或其它力合力所做功為零） b b、只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化。、只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化。2 2、表達(dá)式：、表達(dá)式： E= E2 或或 EK+EP= EK2+EP2 或或 Ek= Ep（動(dòng)能的增加等于勢(shì)能的減少）（動(dòng)能的增加等于勢(shì)能的減少）四、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用第12頁(yè)/共20頁(yè)D第13頁(yè)/共20頁(yè)2、如圖所示，下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上、如圖所示，下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng)，其中圖運(yùn)動(dòng)，其中圖A、B、C中的斜面

10、是光滑的，圖中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗中的斜面是粗糙的，圖糙的，圖A、B中的中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖示，圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動(dòng)，圖中的木塊向下運(yùn)動(dòng)，圖C中的木塊向上運(yùn)動(dòng)。中的木塊向上運(yùn)動(dòng)。在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒的是（在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒的是（ ）C解析：機(jī)械能守恒的條件是：物體只受重力或彈力的作解析：機(jī)械能守恒的條件是：物體只受重力或彈力的作用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那么在動(dòng)用，或者還受其它力作用，但其它力不做功，那么在動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，物體的機(jī)械能守恒。依照能和勢(shì)能的相

11、互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，物體的機(jī)械能守恒。依照此條件分析，此條件分析，ABD三項(xiàng)均錯(cuò)。三項(xiàng)均錯(cuò)。第14頁(yè)/共20頁(yè)3 3、以、以10m/s10m/s的速度將質(zhì)量為的速度將質(zhì)量為m m的物體豎直上拋出，若的物體豎直上拋出，若空氣阻力忽略，空氣阻力忽略，g g10m/s10m/s2 2則：物體上升的最大高則：物體上升的最大高度是多少？上升過(guò)程在何處重力勢(shì)能和運(yùn)動(dòng)相等？度是多少？上升過(guò)程在何處重力勢(shì)能和運(yùn)動(dòng)相等？【解析解析】物體在空氣中只有重力做功，故機(jī)械能守恒物體在空氣中只有重力做功，故機(jī)械能守恒以地面為參考點(diǎn)，則以地面為參考點(diǎn)，則：在最高點(diǎn)動(dòng)能為零，故：在最高點(diǎn)動(dòng)能為零，故：由由E1=E2得：得：v0h最

12、高點(diǎn)第15頁(yè)/共20頁(yè)3 3、以、以1010m/s的速度將質(zhì)量為的速度將質(zhì)量為m m的物體豎直上拋出，若的物體豎直上拋出，若空氣阻力忽略，空氣阻力忽略，g g1010m/s2則：物體上升的最大高則：物體上升的最大高度是多少？上升過(guò)程在何處重力勢(shì)能和動(dòng)能相等？度是多少？上升過(guò)程在何處重力勢(shì)能和動(dòng)能相等？v0h【解析解析】物體在空氣中只有重力做功，故機(jī)械能守恒物體在空氣中只有重力做功，故機(jī)械能守恒初狀態(tài)設(shè)在地面，則初狀態(tài)設(shè)在地面，則：終態(tài)設(shè)在終態(tài)設(shè)在h1高處，故：高處，故：因機(jī)械能守恒：因機(jī)械能守恒：E1=E2最高點(diǎn)h1v1Ep=Ek第16頁(yè)/共20頁(yè)4 4、長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻鏈條，放在光滑的水平桌

13、面上，且的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長(zhǎng)度的使其長(zhǎng)度的1/4垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從垂在桌邊，如圖所示，松手后鏈條從靜止開(kāi)始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開(kāi)桌邊時(shí)靜止開(kāi)始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開(kāi)桌邊時(shí)的速度大小為多大？的速度大小為多大？【解析解析】：鏈條下滑時(shí)，因鏈條下滑時(shí)，因桌面光滑，沒(méi)有摩擦力做功。桌面光滑，沒(méi)有摩擦力做功。整根鏈條總的機(jī)械能守恒，整根鏈條總的機(jī)械能守恒，可用機(jī)械能守恒定律求解。可用機(jī)械能守恒定律求解。設(shè)整根鏈條質(zhì)量為設(shè)整根鏈條質(zhì)量為m，則單位，則單位長(zhǎng)度質(zhì)量為長(zhǎng)度質(zhì)量為mL,設(shè)桌面重力勢(shì)能為零。設(shè)桌面重力勢(shì)能為零。初狀態(tài)：初狀態(tài)： 末狀態(tài)：末狀態(tài)：由機(jī)械能守恒定律得：由機(jī)械能守恒定律得：EK1+EP1= EK2+EP2 即：即： 解得解得 初初末末第17頁(yè)/共20頁(yè)第18頁(yè)/共20頁(yè)(2)2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，弄清各力在對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行