人教版高中物理-必修二-第七章-78-机械能守恒定律-上课课件.pptx
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- 人教版 高中物理 必修 第七 78 机械能 守恒定律 上课 课件
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1、动能势能重力势能弹性势能机械能机械能的表现形式:知识回顾动能定义:公式:说明:标量:221mvEK物体由于运动而具有的能量。动能 Ek 是状态量,动能的变化Ek 是过程量。动能 Ek 只有大小没有方向,公式中v 是物体的速率,动能 Ek 恒为正值(Ek 0)。重力势能重力势能 Ep 的大小和零势面的选取有关,h 是物体的重心到参考平面的高度。有正负,正负表示在零势面上或下。标量:说明:重力势能是地球和物体组成的系统共有的,而不是物体单独具有的。定义:公式:mghEP地球上的物体由于受到重力的作用而具有的跟它的高度有关的能,叫重力势能。弹性势能定义:公式:221kxEP相对性:物体由于发生弹性形
2、变而具有的能叫弹性势能,用 EP 表示。即由弹簧本身的材料(劲度系数)及形变量 x 决定。弹性势能是弹簧各部分组成的系统所共有的,与外接触物无关。一般形变量 x=0,EP=0,弹簧压缩量和形变量相同时,弹性势能相同。弹性势能只有大小没有方向,且总大零。(Ep 0)标量:vh物体所具有的动能和势能统称为机械能。E=Ek+Ep=mv2+mgh 12 小球在斜坡上滚下的过程中,动能与势能各发生怎样的变化?想一想小球能达到与A点相同的高度导入新课 一个用细线悬挂的小球从A点开始摆动。记住它向右能够达到的最大高度,然后用一把直尺在P点挡住摆线,看一看这种情况下,小球能达到的最大高度。跳高运动员经过一段助
3、跑以后,腾空而起为什么要有一段助跑?7.8 机械能守恒定律第七章 机械能守恒定律教学目标1.知识与能力 知道机械能的概念,理解物体的势能和动能可以相互转化 理解机械能守恒定律的内容和条件 2.过程与方法 学会从物理现象分析推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法 会判定具体问题中机械能是否守恒,能运用机械能守恒定律分析实际问题 体会科学探究中的守恒思想,领悟用机械能守恒解决问题的优点,形成科学价值观3.情感态度与价值观 了解机械能守恒定律的条件,能够通过受力分析或做功分析判断过程中是否机械能守恒,并学会利用机械能守恒定律解决问题。在涉及到重力势能的题目中,解题时务必设零势能面。教学重难点1.动能
4、与势能的相互转化2.机械能守恒定律本节导航动能弹性势能重力势能1.动能与势能的相互转化下面是生活中几 种常见的物理过程(1)动能与重力势能的相互转化物体自由下落 物体自由下落过程中,物体的运动方向与重力方向相同,重力对物体做正功,物体的速度增大,动能增大;对地位移减少,重力势能减少,势能转化为物体的动能。物体的上抛 物体上抛过程中,重力方向与物体的运动方向相反,重力对物体做负功,物体的速度减小,动能减小,物体的对地位移增大,重力势能增大,动能转化为物体的势能。在光滑斜面上运动的物体和在粗糙斜面上运动的物体是否具有同样效应?有没有区别?(2)动能与弹性势能)动能与弹性势能的转化的转化 压缩的弹簧
5、具有弹性势能,当弹簧回复到原来的形状时,就把跟他接触的物体弹出去。这一过程中弹簧的弹力对物体做正功,弹簧的弹性势能减小,而物体由于获得一定的速度,动能增加,弹簧的弹性势能转化为物体的动能。动能转化为重力势能或弹性势能时,重力做负功,你能举出这样的例子来吗?探究物体动能与重力势能相互转化时,探究物体动能与重力势能相互转化时,研究对象为物体本身,而探究物体动能弹性研究对象为物体本身,而探究物体动能弹性势能时,研究对象为物体与弹簧组成的系统势能时,研究对象为物体与弹簧组成的系统:物体的动能,弹簧的弹性势能:物体的动能,弹簧的弹性势能一般情一般情况下物体都能发生微小的弹性形变,但在计况下物体都能发生微
6、小的弹性形变,但在计算过程中是忽略不计的,只有像弹簧发生的算过程中是忽略不计的,只有像弹簧发生的弹性形变达到可以计算的范围才能列出公式弹性形变达到可以计算的范围才能列出公式计算。计算。2.机械能守恒定律机械能守恒定律 由此,你能证明出机械能守恒吗?一物体沿着光滑的斜面滑,在某一位置A时,它的动能是 Ek1,势能为 Ep1。经过一段时间后,物体运动到另一位置B,它的动能Ek2,势能为 Ep2。A点机械能 W1=Ek1+Ep1B点机械能 W2=Ek2+Ep2重力对物体做的功等于物体动能的增加量:W=Ek2-Ek1重力对物体做的共等于物体重力势能的减少量:W=Ep1-Ep2两式联立 Ek2-Ek1=
7、Ep1-Ep2移项 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1可得 W2=W1即证机械能守恒。(以物体沿光滑曲面滑下例)机械能守恒定律的理论推导设小球下落时先后经历了A、B两点。因为只有重力做功,根据动能定理有:v0=0h1h2v1v2AB)(121212122mvmvWG又根据重力做功与重力势能的变化关系有:(选地面为参考面)221mghmghWG由(1)、(2)两式得:2221212121mghmvmghmv(以自由落体为例)机械能守恒定律的理论推导机械能守恒定律 在只有重力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,总的机械能保持不变。能的转化现象只有动能与势能之间的转化,没有机械能与其他能之间的转化
8、。1.“只有重力做功”与“只受重力作用”有区别吗?2.“机械能守恒”与“机械能总量不变”有区别吗?想一想 单个物体:单个物体:光滑斜面,不受摩擦力,不受空气阻光滑斜面,不受摩擦力,不受空气阻力,不受重力以外的力的作用。力,不受重力以外的力的作用。物体构成的系统:物体构成的系统:发生弹性碰撞,不受除重力(弹簧弹发生弹性碰撞,不受除重力(弹簧弹力)以外的力,无摩擦。力)以外的力,无摩擦。机械能守恒定律的条件E1=E2(E1、E2表示系统的初、末态时的机械能)Ek=EP (系统动能的增加量等于系统势能的减少量)EA=EB (系统由两个物体构成时,A的机械能的增量等于B的机械能的减少量)机械能守恒定律
9、的常用表达式1.审题定对象:在正确审题的前提下,确定研究对象,可以是质点或质点系与地球组成的系统。2.受力分析:对研究对象进行受力分析,考察各力的做功情况,确定是否满足机械能守恒的条件。特别注意:合外力不为零。机械能守恒定律的解题思路 3.选零势能面:一般选取物体运动的最低位置所在的水平面为零势能面,在列出的方程中不出现势能,可化简解题过程。对于同一个守恒方程,选取一个零势能面,绝对不能选取多个零势能面。在运用机械能守恒定律时,必须在同一问题中选取同一零势能参考面。但在某些机械能守恒的问中,运用 E1=E2 求解不太方便,而运用 Ek=Ep EA=EB 较为简单。运用的最大优点是不必选取零势能
10、参考面,只要弄清过程中物体重力势能的变化即可。4.定状态列方程:由于机械能守恒定律涉及的是状态量,是标量,因此不必考虑方向和过程,这会使计算大为简便。只需找出守恒的两个过程即可。1.图中小球与地面无摩擦,小球与弹簧组成的系统机械能守恒。2.图中小球的运动不计空气阻力,系统机械能守恒。几种常见的机械能守恒的物理模型 3.对于AB 组成的系统,在地面光滑的条件下,可以保持动量守恒,在地面光滑且AB接处面光滑的条件下可以保持机械能守恒。4.若滑轮与物体组成的系统在若滑轮与物体组成的系统在滑轮表面光滑轮表面光滑的条件滑的条件下,切系统不受外力,机械能守恒。下,切系统不受外力,机械能守恒。6.双星系统只
11、有两个星体间万有引力作用,不受其他星体的引力作用。5.对于在水平面上做匀速圆周运动的物体,向心力与速度方向垂直,对物体不做功,物体保持机械能守恒。在光滑的水平桌面上有一质量为在光滑的水平桌面上有一质量为M的小车,的小车,小车与绳的一端相连,绳子的另一端通过滑轮与小车与绳的一端相连,绳子的另一端通过滑轮与一个质量为一个质量为m的砝码相连,砝码到地面的高度为的砝码相连,砝码到地面的高度为h,由静释放砝码,则当其着地前的一瞬间(小车,由静释放砝码,则当其着地前的一瞬间(小车末离开桌子)小车的速度为多大?末离开桌子)小车的速度为多大?解:以M、m为研究对象,在开始下落到刚要着地的过程中机械能守恒,则:
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