【課件】機(jī)械能守恒定律第1課時(shí) 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

宣講人：某某某時(shí)間：20XX.XX第4節(jié)

機(jī)械能守恒定律第1課時(shí)第八章

機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)例掌握重力、彈簧彈力做功對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化情況。2.借自由落體運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律。3.通過實(shí)例理解機(jī)械能守恒的條件及其判斷技巧。4.通過練習(xí)熟悉機(jī)械能守恒定律求解問題的步驟與方法，體會(huì)其優(yōu)越性。目錄0201追尋守恒的量動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化03機(jī)械能守恒定律伽利略曾研究過小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)。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(huì)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(shí)的高度基本相同。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？ABhh伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)ABhh'探究：小球能否到達(dá)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(shí)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(shí)點(diǎn)一：追尋守恒的量上述現(xiàn)象表明：斜面上的小球在運(yùn)動(dòng)過程中好像“記得”自己起始的高度（或與高度相關(guān)的某個(gè)量）。后來的物理學(xué)家把這一事實(shí)說成是“某個(gè)量是守恒的”,并且把這個(gè)量叫做能量或能。ABhh'αβ能量概念的引入是科學(xué)前輩們追尋守恒量的一個(gè)重要事例。知識(shí)點(diǎn)二：動(dòng)能與勢(shì)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(dòng)能增加了。這說明，物體原來的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能。重力做正功①重力勢(shì)能→動(dòng)能減少的重力勢(shì)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(shì)能增加了。這說明，物體原來具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了重力勢(shì)能。v0②動(dòng)能→重力勢(shì)能重力做負(fù)功減少的動(dòng)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(fù)功，彈簧的彈性勢(shì)能增加，而物體速度減小，動(dòng)能減少。小球原來的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了彈性勢(shì)能。v=6m/sv=0③動(dòng)能→彈性勢(shì)能④彈性勢(shì)能→動(dòng)能被壓縮的彈簧具有彈性勢(shì)能，當(dāng)彈簧恢復(fù)原來形狀時(shí)，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(shì)能減少，而物體得到一定的速度，動(dòng)能增加。物體原來的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)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(shì)能、彈性勢(shì)能與動(dòng)能都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的能量形式，統(tǒng)稱為機(jī)械能。機(jī)械能重力勢(shì)能:彈性勢(shì)能動(dòng)能：勢(shì)能Ep機(jī)械能E=EK+EP物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能

Ek=mv2/2Ep=mgh知識(shí)點(diǎn)三：機(jī)械能守恒定律

一個(gè)小球在真空中做自由落體運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)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(shì)能的變化相等嗎？動(dòng)能的變化相等嗎？重力勢(shì)能各轉(zhuǎn)化成什么形式的能？

v2h1h2v1情景一：落體運(yùn)動(dòng)（選地面為參考面）只有重力作功的情況下，物體的機(jī)械能總量保持不變。情景二：曲線運(yùn)動(dòng)一個(gè)物體沿著光滑的曲面滑下，在A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為Ek1，重力勢(shì)能為Ep1

；在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為Ek2，重力勢(shì)能為Ep2

。試判斷物體在A點(diǎn)的機(jī)械能E1和在B點(diǎn)的機(jī)械能E2的關(guān)系。由動(dòng)能定理：GFN只有重力作功的情況下，物體的機(jī)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(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，且機(jī)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(shí)彈性勢(shì)能為EP1，動(dòng)能為EK1,設(shè)彈簧被壓縮x2時(shí)彈性勢(shì)能為EP2，動(dòng)能為EK2情景三：彈簧彈力做功由動(dòng)能定理：在只有重力或彈力做功的情況下，物體系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量保持不變。這個(gè)結(jié)論稱為機(jī)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(jī)械能初態(tài)機(jī)械能1.內(nèi)容3.三種常用的表達(dá)式

4.機(jī)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(yùn)動(dòng)(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(duì)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(jī)械能的傳遞,系統(tǒng)內(nèi)也沒有機(jī)械能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化。5.機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的比較規(guī)律比較機(jī)械能守恒定律動(dòng)能定理表達(dá)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(duì)象物體與地球組成的系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)物理意義重力或彈力做功的過程是動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過程合外力對(duì)物體做的功是動(dòng)能變化的量度應(yīng)用角度守恒條件及初末狀態(tài)機(jī)械能的形式和大小動(dòng)能的變化及合外力做功情況6.應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的一般思路應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時(shí),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(jiǎn)化,應(yīng)用的基本思路如下:(1)選取研究對(duì)象——系統(tǒng)或物體。(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力、做功分析,判斷機(jī)械能是否守恒。(3)恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面,確定研究對(duì)象初、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能。(4)選取恰當(dāng)?shù)臋C(jī)械能守恒定律的表達(dá)式,列式求解。追尋守恒的量機(jī)械能守恒定律動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能機(jī)械能守恒定律1.如圖所示，下列關(guān)于機(jī)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(jī)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(shí)，機(jī)械能守恒C．丙圖中，不計(jì)任何阻力時(shí)A加速下落、B加速上升的過程中，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．丁圖中，小球由水平位置A處?kù)o止釋放，運(yùn)動(dòng)到B處的過程中，機(jī)械能守恒BCD2.下列過程中加點(diǎn)物體的機(jī)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(yùn)動(dòng)員用力推出后在空中運(yùn)動(dòng)的鉛球D.在蹦床上來回運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去力F后，物體將向右運(yùn)動(dòng)，在物體向右運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是(

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