高中物理机械能守恒定律机械能守恒定律1新人教版必修.pptx

第,8,节 机械能守恒定律,物理组：周绪朝,【,探究一,:,动能与势能相互转化,】,先学先行课前检测：,一、机械能,机械能是,_,、,_,和,_,的统称，,1,、重力做功使,_,和,_,相互转化，,2,、弹力做功使,_,和,_,相互转化。,动能,重力势能,动能,重力势能,弹性势能,动能,弹性势能,如图，一个质量为,m,的小球自由下落,经过某高度为,h,的,A,点时速度为,v,，下落到某高度为,h,2,的,B,点时速度为,v,2,，试写出小球在,A,点时的机械能,E,1,和在,B,点时的机械能,E,2,，并找出小球在,A,、,B,时所具有的机械能,E,1,、,E,2,之间的数量关系。,理论推导,【,探究二,:,动能与势能相互转化的定量关系,】,解：以地面为零势能面,：,mgh,1,+mv,1,2,/,2,mgh,2,+mv,2,2,/,2,移项有,mgh,1,+mv,1,2,/,2,=mgh,2,+mv,2,2,/,2,即,E,1,=E,2,mg(h,1,-,h,2,),=mv,2,2,/,2,-,mv,1,2,/,2,如果有空气阻力呢？,A-B,由动能定理,E,P,减,E,K,增,=,A,点时的机械能,E,1,=,B,点时的机械能,E,2,=,F,G,F,N,分析,:,1,、小球在,光滑杆,从,A,向,O,运动过程中受力情况如何？弹力做什么功？能量如何转化？,弹力做,正,功，,弹簧的,弹性势能,转化为,小球的,动能。,2,、小球的机械能保持不变吗？,F,G,F,N,W,F,=,E,P,1,-,E,P,2,=mv,2,2,/,2,-,mv,1,2,/,2,E,P,1,+,mv,1,2,/,2,E,P,2,+,mv,2,2,/,2,E,P,1,+mv,1,2,/,2,=E,P,2,+mv,2,2,/,2,即,E,1,=E,2,E,P,减,E,K,增,=,小球和弹簧,这个,系统,机械能守恒,c,点时的机械能,E,1,=,D,点时的机械能,E,2,=,C-D,由动能定理,2,、小球的机械能如何变化的？,v,1,v,2,E,P,1,E,P,2,在,只有重力或弹力做功,的物体系统内，物体的,动能和势能,可以,相互转化,，而总的,机械能保持不变,。,1,、内容,(1),E,1,=E,2,(2)下降,E,P,减,=,E,K,增,mgh,1,+mv,1,2,/,2,=mgh,2,+mv,2,2,/,2,2,、表达式,零势能面,机械能守恒定律,状态量,标量,系统性,上升,E,P,增,=,E,K,减,【,探究三,:,机械能守恒条件,】,2,、只有弹力做功,A O B,沿光滑斜面下滑的物体,1,、只有重力做功,F,N,mg,F,N,粗糙斜面，物体机械能是否还守恒,?,【,探究三,:,机械能守恒条件,】,沿粗糙斜面下滑的物体,3,机械能守恒定律成立的条件：,只有,重力或弹力,做功，,只有系统内,动能和势能,相互转化。,（,1,）从,做功,角度分析,（,2,）从,能量,转化角度分析,抛出的篮球在空中运动（不计阻力）,跳伞员利用降落伞在空中匀速下落,光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来，小球的机械能守恒吗？,v,例,1,、下列实例中哪些情况机械能是守恒的,沿光滑的斜面物体下滑的物体,小球和弹簧,这个,系统,的机械能守恒,练,1:,如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列叙述中正确的是,（忽略空气阻力）,：,A.,重力势能和动能之和保持不变；,B.,重力势能和弹性势能之和保持不变；,C.,动能和弹性势能之和保持不变；,D.,重力势能、弹性势能和动能之和保持不变。,D,例,2,、把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆，摆长为,l,，最大偏角为,。小球在,A,点初速度,v,o,为运动到最低位置,O,时的速度是多大,？,（忽略空气阻力）,O,B,A,l,机械能守恒,定律,的应用,解：对,小球,受力分析,，,mg,T,拉力不做功，只有重力做功，,以最低点为零势能面,机械能守恒,，,mv,o,2,/,2,+,mgl,（,1-cos,）,=mv,2,/,2,练,2,、把质量为,0.5kg,的石块从,10m,高处以,30,0,斜向上抛出，初速度,Vo,5m/s,，求,:,石块落地时的速度是多大？（不计空气阻力，,g,10m/s,2,）,(1),确定,研究对象，,(2),对研究对象进行正确的,受力分析，,(3),判定各个力是否做功，并,分析是否符合机械能守恒的条件，,(4),选取零势能参考平面，并确定研究对象在,初、末状态时的机械能,，,(5),根据机械能守恒定律,列出方程，,进行求解。,利用机械能守恒定律解题思路,练,3,、假设过山车在轨道顶点,A,无初速度释放后，全部运动过程的摩擦均可忽略，其他数据如图所示，求该车到达,B,点时的速度,(g,10m/s,2,),T,小球能回到原来的高度吗？,mg,h,=,mv,2,/,2,=,mg,h,mg,为什么小球打不到同学呢？,h,=h,O,B,A,l,h,h,2,、机械能守恒定律：,1,、机械能：,E=E,K,+E,P,（1）内容：在,只有重力或弹力做功,的物体系统内，物体的,动能和势能,可以,相互转化,，而总的,机械能保持不变,。,（,2,）条件：,只有重力、弹力做功,课堂小结,（,3,）结论,：,E,1,=E,2,下降,E,P,减,=,E,K,增,上升,E,P,增,=,E,K,减,进站前关闭发动机，机车凭惯性上坡，动能变成势能储存起来，出站时下坡，势能变成动能，节省了能源。,思考：生活中的实例,车站,随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量的利用率，是人类所面临的一项重要任务，右图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。,明珠号列车为什么在站台上要设置一个小小的坡度？,练,3,、如图所示一根长,L,的细绳，固定在,O,点，绳另一端系一条质量为,m,的小球起初将小球拉至水平于,A,点求小球从,A,点由静止释放后到达最低点,C,时的速度,解：对,小球,受力分析,，,以,c,点为零势能点,，由,机械能守恒,有：,mg,T,mg,L,=,mv,2,/,2,练、以,10m/s,的速度将质量为,m,的物体竖直上抛出，若空气阻力忽略，,g,10m/s,2,则：物体上升的最大高度是多少？,解：,物体只受重力，只有重力做功，故机械能守恒,以地面为零势能面，则：,v,h,最高点,mg,h,=,mv,2,/,2,=,mg,h,g,10m/s,2,练、如图所示，,光滑,的倾斜轨道与半径为R的光滑圆形轨道相连接，质量为m的小球在倾斜轨道上由,静止,释放，要使小球,恰能,通过圆形轨道的最高点，小球释放点离圆形轨道最高点多高,？,初位置,末位置,R,2R,h,h=5,R,/2,思考,1,：用动能定理和机械能守恒定律解 题的不同点是什么,?,1,、机械能守恒定律需要先,判断机械能是不是守,恒,，而应用动能定理时要求要比机械能守恒定,律条件要宽松得多,2,、应用机械能守恒定律解决问题首先要,规定零势,能面,，而用动能定理解决问题则不需要这一步,3,、应用机械能守恒定律解决问题可以,避开功的计,算,，而用动能定理解决问题需要计算功。,思考,2,：用机械能守恒定律解题得到什么启发,1,、机械能守恒定律,不涉及运动过程中,的加速度和时间,，用它来处理问题,要比牛顿定律方便,2,、用机械能守恒定律解题，必须,明确,初末状态,机械能，要,分析机械能守,恒的条件,