【高中物理】机械能守恒定律课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、第节4机械能守恒定律机械能守恒定律高中物理 必修第二册第八章我一定会回来的！神秘的神秘的“魔筒魔筒”1.实验探究实验探究新课引入现象：在摩擦与空气阻力较小时，小球总能到达右侧与时放点基本等高的位置现象：在摩擦与空气阻力较小时，小球总能到达右侧与时放点基本等高的位置假设推理：若忽略一切阻力，则小球能到达与释放点等高的位置假设推理：若忽略一切阻力，则小球能到达与释放点等高的位置理想实验法（事实理想实验法（事实+推理推理）一、追寻守恒量ABhh无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。这说明某种“东西”在小球运动的过程中是

2、不变的。后来后来的物理学家把这一事实说成是的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的某个量是守恒的”,并且把这个量叫做并且把这个量叫做能量能量或或能能。一、追寻守恒量mg 我们发现，在这过程中，物体的速度增加了，表示物体的动能增加了。这说明，物体原来的重力势能转化成了动能。重力做正功重力势能动能减少的重力势能到哪里去了？沿光滑斜面滑下二、动能和势能的相互转化沿光滑斜面上升mg 由于物体的高度增加，它的重力势能增加了。这说明，物体原来具有的动能转化成了重力势能。v0动能重力势能重力做负功减少的动能到哪里去了？mg竖直上抛v0二、动能和势能的相互转化弹簧被压缩的过程弹性势能动能跳板上弹起的过程弹性

3、势能动能二、动能和势能的相互转化动能弹性势能3.3.标量：标量：机械能具有机械能具有相对相对性性只有只有大小大小，没有，没有方向方向，但有，但有正、负正、负之分。之分。（其大小与参考系、零势能面的选取有关）（其大小与参考系、零势能面的选取有关）1.1.概念：概念：2.2.表达式：表达式：重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能理解理解：机械能是机械能是状态量状态量（对应物体在某一时刻或某一位置时的机械能）（对应物体在某一时刻或某一位置时的机械能）二、动能和势能的相互转化如图，这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的

4、能？相等相等不相等左：动能右：动能+内能想一想二、动能和势能的相互转化如下图中，质量为m的物体均从高为h1的A点运动到高为h2的B点，求这四个过程中重力对物体做的功？（不计空气阻力和摩擦阻力）若物体在A点的速度为v1，所有阻力均不计，求物体到达B点时的动能Ek2由动能定理知：机械能守恒定律推导机械能守恒定律推导由重力做功与重力势能的关系得三、机械能守恒定律上述四例中有何共性？故：故：上式表示：动能和重力势能之和即总的机械能保持不变。1.只有重力做功；2.动能与势能在相互转化。移项移项即即Ek=EP 三、机械能守恒定律若地面光滑，根据若地面光滑，根据动能定理动能定理W弹弹=Ek2-Ek1W弹弹=

5、-Ep=Ep1-Ep2由两式得由两式得Ek2-Ek1=Ep1-Ep2Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即即E2=E1Ek2Ep2Ek1Ep1在只有弹簧弹力做功的物体和弹簧系统内，动能和弹性势能相互转化，且机械能的总量保持不变。由由弹力做功与弹性势能的变化关系得弹力做功与弹性势能的变化关系得在光滑水平面上，设弹簧被压缩x1时弹性势能为EP1，动能为EK1,设弹簧被压缩x2时弹性势能为EP2，动能为EK2三、机械能守恒定律1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。条件条件1.动能增加，势能一定减小，且动能动能增加，势能一定减小，且动能增加量增加量等于势

6、能等于势能减小量减小量。2.动能减小，势能一定增加，且动能动能减小，势能一定增加，且动能减小量减小量等于势能等于势能增加量。增加量。2.适用条件：只有重力或弹力做功（只有动能是势能的转化）三、机械能守恒定律 等式左边为物体初状态动能与势能之和，等式右边为物体末状态动能与势能之和。3.表达式：三、机械能守恒定律4.适用对象：单个质点、多个物体组成的系统确定研究对象及其运动过程，确定初、末点；分析研究对象在研究过程中受力情况，弄清各力做功，判断机械能是否守恒；式子左边表示初状态点所有机械能，式子右边表示末状态点所有机械能；第一步不可随意移项，列出式子后求解。5.利用机械能守恒定理解题的基本思路利用

7、机械能守恒定理解题的基本思路三、机械能守恒定律【例】【例】把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图），摆长为l，最大偏角为，最大偏角为。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时的速度大小是多少？小是多少？三、机械能守恒定律小结追寻守恒量追寻守恒量动能与势能动能与势能的相互转化的相互转化机械能守恒定律机械能守恒定律物理学家把这一事实说成物理学家把这一事实说成是是“某个量是守恒的某个量是守恒的”,并并且把这个量叫做且把这个量叫做能量能量或或能能。动能动能、重力势能重力势能和和弹性势能弹性势能之间

8、均可以之间均可以相互转化相互转化。在在只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功的物体系统的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。化，而总的机械能保持不变。守恒条件：守恒条件：物体系统内物体系统内只有重只有重力或弹力力或弹力做功做功，机械能守恒。机械能守恒。【例题例题1】判断下列各题中物体的机械能是否守恒？判断下列各题中物体的机械能是否守恒？将小球斜抛出去后将小球斜抛出去后木块沿光滑固定斜面下滑木块沿光滑固定斜面下滑降落伞匀速下降降落伞匀速下降GGGFNf用绳拉着一个物体用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀沿着光滑的斜面匀速上升。速上升。【例例2】

9、试判断下列各运动中机械能是否守恒试判断下列各运动中机械能是否守恒(均不计空气阻力和摩擦阻力均不计空气阻力和摩擦阻力)1.抛出的手榴弹的运动抛出的手榴弹的运动 （）2.细绳拴着小球在水平面内做匀速圆周运动运动细绳拴着小球在水平面内做匀速圆周运动运动 （）3.手拉着一物体沿斜面匀速上滑运动手拉着一物体沿斜面匀速上滑运动 （）4.套在光滑圆环上的小球在竖直面内做圆周运动运动（套在光滑圆环上的小球在竖直面内做圆周运动运动（）5.起重机吊起一物体运动起重机吊起一物体运动 （）6.自由下落的小球压缩弹簧后又被弹回运动自由下落的小球压缩弹簧后又被弹回运动 （）7.弹簧下吊一小球上下振动运动弹簧下吊一小球上下

10、振动运动 （）8.蹦极运动蹦极运动 （）【例例3】如图所示，木块与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹如图所示，木块与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹A沿水平方沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，则从子弹开始射木块到弹向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，则从子弹开始射木块到弹簧压缩至最短的整个过程中簧压缩至最短的整个过程中()BDA子弹与木块组成的系统机械能守恒子弹与木块组成的系统机械能守恒B子弹与木块组成的系统机械能不守恒子弹与木块组成的系统机械能不守恒C子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒D子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒子弹、木块

11、和弹簧组成的系统机械能不守恒【例例4】如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为如图为翻滚过山车示意图，圆轨道的半径为10m，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地，为了安全，则过山车由静止开始向下运动时离地至少多高？（不考虑空气阻力和摩擦阻力）至少多高？（不考虑空气阻力和摩擦阻力）hBA取地面为取地面为0势面，由机械能守恒，得势面，由机械能守恒，得解：解：在最高点在最高点B时时【例例例例5 5】以以以以10m/s10m/s的速度将质量为的速度将质量为的速度将质量为的速度将质量为mm的物体竖直上抛出，则：的物体竖直上抛出，则：的物体竖直上抛出，则：的物体竖直上抛出，则：物体上升的最大高度是多少

12、？物体上升的最大高度是多少？物体上升的最大高度是多少？物体上升的最大高度是多少？上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）【解析解析】因只有重力对物体做功，故机械能守恒因只有重力对物体做功，故机械能守恒以地面为参考点，则：以地面为参考点，则：在最高点动能为零，故：在最高点动能为零，故：由由E1=E2得：得：v0h最高点最高点所以所以v0h【解析解析】因只有重力对物体做功，故机械能守恒因只有重力对物体做功，故机械能守恒初状态设在地面，则：初状态设在地面，则：终态设在终态设在h1高处，故：高处，故：因机械能守恒：因机械能守恒：E1=E2最高点最高点h1v1Ep=Ek【例例例例5 5】以以以以10m/s10m/s的速度将质量为的速度将质量为的速度将质量为的速度将质量为mm的物体竖直上抛出，则：的物体竖直上抛出，则：的物体竖直上抛出，则：的物体竖直上抛出，则：上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）