機(jī)械能守恒定律 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修二

8.4機(jī)械能守恒定律核心素養(yǎng)目標(biāo)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(jī)械能，理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及條件?？茖W(xué)思維領(lǐng)悟從守恒的角度分析問(wèn)題的方法，會(huì)根據(jù)機(jī)械能守恒的條件判斷機(jī)械能是否守恒，并能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識(shí)機(jī)械能守恒定律對(duì)日常生活的影響，體會(huì)守恒思想對(duì)物理學(xué)的推動(dòng)作用。思考：前面學(xué)習(xí)了哪幾種形式的能量？表達(dá)式是什么？分別對(duì)應(yīng)什么力做功？重力勢(shì)能EP彈性勢(shì)能EP動(dòng)能EkWG=EP1-EP2=-△EP勢(shì)能W彈=EP1-EP2=-△EPW合=Ek2-Ek1=△Ek動(dòng)能動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的例子在一定條件下，物體的動(dòng)能和勢(shì)能（包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能）之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么你知道它們?cè)谵D(zhuǎn)化的過(guò)程中遵守什么規(guī)律嗎？伽利略斜面實(shí)驗(yàn)（1863年）閱讀P89面相關(guān)內(nèi)容伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)ABhAhB1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：一、追尋守恒量一.追尋守恒量2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒(méi)有空氣阻力和摩擦力時(shí)，無(wú)論斜面B陡一些，還是緩一些，小球總能到達(dá)斜面B上與釋放點(diǎn)等高的位置，即hA=hB3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：小球在運(yùn)動(dòng)中“某個(gè)量是守恒的”

實(shí)驗(yàn)表明斜面上的小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)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）。把這個(gè)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(xué)習(xí)了哪幾種形式的能量？分別對(duì)應(yīng)什么力做功？重力勢(shì)能EP彈性勢(shì)能EP動(dòng)能EkWG=EP1-EP2=-△EP勢(shì)能W彈=EP1-EP2=-△EPW合=Ek2-Ek1=△Ek動(dòng)能機(jī)械能二、機(jī)械能（E）1.概念：2.表達(dá)式：1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E：機(jī)械能EK：動(dòng)能EP：重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能理解：①機(jī)械能是狀態(tài)量例：v2Ah1h2Bv1自由落體運(yùn)動(dòng)EA=EKA+EPAEB=EKB+EPB地面為零勢(shì)能面（對(duì)應(yīng)物體在某一時(shí)刻或某一位置時(shí)的機(jī)械能）二、機(jī)械能（E）3.標(biāo)量：②機(jī)械能具有相對(duì)性只有大小，沒(méi)有方向，但有正、負(fù)之分。（其大小與參考系、零勢(shì)能面的選取有關(guān)）1.概念：2.表達(dá)式：1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)械能理解：①機(jī)械能是狀態(tài)量（對(duì)應(yīng)物體在某一時(shí)刻或某一位置時(shí)的機(jī)械能）二、機(jī)械能（E）4.動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化①動(dòng)能與重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化AB思考：小球沿A運(yùn)動(dòng)時(shí)，高度不斷減小，而速度不斷增大，說(shuō)明什么？說(shuō)明：小球重力勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能思考：小球沿B運(yùn)動(dòng)時(shí)，高度不斷增大，而速度不斷減小，說(shuō)明什么？說(shuō)明：小球重力勢(shì)能不斷增大，動(dòng)能不斷減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化重力勢(shì)能思考：小球重力勢(shì)能與動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)物體做正功，物體的動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減小。小球沿B運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)物體做負(fù)功，物體的動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大。二、機(jī)械能（E）4.動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化②動(dòng)能與彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化思考：小球向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度不斷減小，而彈簧形變量不斷增大，說(shuō)明什么？說(shuō)明：小球動(dòng)能不斷減小，彈簧彈性勢(shì)能不斷增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能思考：小球向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度不斷增大，而彈簧形變量不斷減小，說(shuō)明什么？說(shuō)明：小球動(dòng)能不斷增大，彈簧彈性勢(shì)能不斷減小，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能vv二、機(jī)械能（E）4.動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化②動(dòng)能與彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化思考：動(dòng)能與彈性勢(shì)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(guò)程中，彈力對(duì)小球做負(fù)功，彈簧的彈性勢(shì)能增加，小球動(dòng)能減少。被壓縮的彈簧具有彈性勢(shì)能，當(dāng)彈簧恢復(fù)原來(lái)形狀時(shí)，就把跟它接觸的物體彈出去。這一過(guò)程中，彈力對(duì)小球做正功，彈簧的彈性勢(shì)能減少，小球動(dòng)能增加。彈力做功

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(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(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?參考答案：（1）這兩種情況下，重力做功相等；（2）重力勢(shì)能的變化相等；（3）動(dòng)能變化不相等；（4）第一次減小的重力勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，第二次減小的重力勢(shì)能除了轉(zhuǎn)化為動(dòng)能外，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。猜想動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量關(guān)系?通過(guò)剛才幾個(gè)例子分析，我們知道動(dòng)能與勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化是通過(guò)重力做功或彈力做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。閱讀P91面相關(guān)內(nèi)容例.把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺（如圖所示），擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，最大偏角為。求小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度為多大？解析：小球擺動(dòng)過(guò)程中，細(xì)線的拉力不做功，系統(tǒng)只有重力做功，機(jī)械能守恒。解：設(shè)小球最低點(diǎn)所在位置為參考平面由機(jī)械能守恒定律得：解得：

應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題，只需考慮過(guò)程的初、末狀態(tài)，不必考慮兩個(gè)狀態(tài)間過(guò)程的細(xì)節(jié)，這是它的優(yōu)點(diǎn)。三、機(jī)械能守恒定律1、內(nèi)容：EK2

+EP2=EK1+EP1

3、表達(dá)式：E2=E1在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。還可以根據(jù)動(dòng)能變化量和勢(shì)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(shì)能面練習(xí)1：分析下列情況下機(jī)械能是否守恒？（1）跳傘運(yùn)動(dòng)員從空中勻速下落的過(guò)程；（2）物體做平拋運(yùn)動(dòng)；4、應(yīng)用4、應(yīng)用例、把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺，擺長(zhǎng)為l，最大偏角為θ。小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？用機(jī)械能守恒定律解題的步驟：1.選取研究對(duì)象，受力分析，判斷機(jī)械能是否守恒。2.選取零勢(shì)能面，確定始態(tài)和末態(tài)的機(jī)械能。3.列方程，并求解結(jié)果。3、機(jī)械能守恒定律：2、機(jī)械能：E=Ek+Ep（1）內(nèi)容：在只有重力或彈力做功