人教版必修第二册第八章第4节机械能守恒定律课件2.pptx
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- 人教版 必修 第二 第八 机械能 守恒定律 课件
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1、第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律答案:物理世界是千变万化的,但是,人们发现有些物理量在一定条件下是守恒的,可以用这些“守恒量”来表示物理世界变化的规律,这就是守恒定律.在机械能守恒的系统内,物体一定只受重力和弹力的作用关于机械能守恒,下列说法正确的是()小球从斜面A滚下的高度与其在B斜面上上升的高度相等吗?为什么?;当物体以某一初速度沿着光滑斜面上滑时,物体的重力势能 ,动能 .物体所受合力不等于0时,机械能可能守恒8 m,在运动会上他参加跳高比赛,起跳后身体横着越过了1.三幅图中,忽略空气阻力,将物体A、小球和物体C由静止释放后,每个物体的机械能守恒吗?系统的机械能守恒吗?(2)小
2、球运动过程中,存在守恒量吗?谁的机械能是守恒的?机械能守恒定律的三种表达式.8 m高的横杆,g取10 m/s2.mgh0 C.(2)从能的转化角度看:Ek=-Ep.答案:机械能包括重力势能、弹性势能和动能;通过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化成另一种形式.小车在一定范围内左右运动时,木块相对于小车无滑动(车轮与地面间的摩擦不计),弹簧、车与木块构成的系统机械能守恒.物体处于平衡状态时,机械能一定守恒小车在一定范围内左右运动时,木块相对于小车无滑动(车轮与地面间的摩擦不计),弹簧、车与木块构成的系统机械能守恒关于机械能守恒,下列说法正确的是()(3)从能的转移角度看:EA增=EB减.(1
3、)运动员在A点时的机械能;图丙中,小车上放一木块,小车的左侧与弹簧相连,弹簧固定在墙上.小球从A运动到B的过程中,受到几个力的作用?这些力各自做功为多少?(2)从能的转化角度看:Ek=-Ep.答案:相等;说明某种“东西”在小球运动的过程中是不变的,这种“东西”就是机械能.学习目标学习目标1.结合生活情境和已学知识结合生活情境和已学知识,知道机械能的概念知道机械能的概念.了解机械能包括了解机械能包括哪些形式的能哪些形式的能,会用能量观念分析具体实例中动能、重力势能、会用能量观念分析具体实例中动能、重力势能、弹性势能之间可以相互转化弹性势能之间可以相互转化.2.根据重力做功过程运用动能定理推导出机
4、械能守恒定律根据重力做功过程运用动能定理推导出机械能守恒定律,明确明确机械能守恒定律所描述的系统对象机械能守恒定律所描述的系统对象,能在具体问题中判断机械能能在具体问题中判断机械能是否守恒是否守恒.体会守恒观念对认识物理规律的重要性体会守恒观念对认识物理规律的重要性.3.通过应用机械能守恒定律解决实际问题通过应用机械能守恒定律解决实际问题,进一步理解机械能守进一步理解机械能守恒的条件恒的条件,体会用机械能守恒定律解题的优越性体会用机械能守恒定律解题的优越性,感受守恒定律感受守恒定律对研究和解决物理问题的重要意义对研究和解决物理问题的重要意义.4机械能守恒定律机械能守恒定律知识点一追寻守恒量知识
5、点一追寻守恒量答案答案:不不相等相等,因为存在阻力因为存在阻力.将小球由斜面将小球由斜面A上某位置由静止释放上某位置由静止释放,小球运动到斜面小球运动到斜面B上上.1.小球从斜面小球从斜面A滚下的高度与其在滚下的高度与其在B斜面上上升的高度相等吗斜面上上升的高度相等吗?为什么为什么?2.假设斜面光滑假设斜面光滑,空气阻力不计空气阻力不计,两个高度相等吗两个高度相等吗?说明什么说明什么问题问题?答案答案:相等相等;说明某种说明某种“东西东西”在小球运动的过程中是不变在小球运动的过程中是不变的的,这种这种“东西东西”就是机械能就是机械能.3.物理学的研究过程中物理学的研究过程中,寻找寻找“守恒量守
6、恒量”有什么意义有什么意义?答案答案:物理世界是千变万化的物理世界是千变万化的,但是但是,人们发现有些物理量人们发现有些物理量在一定条件下是守恒的在一定条件下是守恒的,可以用这些可以用这些“守恒量守恒量”来表示物来表示物理世界变化的规律理世界变化的规律,这就是守恒定律这就是守恒定律.机械能守恒定律就是机械能守恒定律就是其中的一个其中的一个.知识点二动能与势能的相互转化知识点二动能与势能的相互转化1.如图所示如图所示,物体沿光滑斜面下滑物体沿光滑斜面下滑,物体的物体的重力势能重力势能 ,动能动能 ;当物体以某一初速度沿着光滑斜面上滑时当物体以某一初速度沿着光滑斜面上滑时,物体的物体的重重力势能力
7、势能 ,动能动能 .(均选填均选填“增大增大”或或“减小减小”)2.如图所示如图所示,在光滑水平面上在光滑水平面上,被压缩的弹簧恢复原状的被压缩的弹簧恢复原状的过程过程中弹性势中弹性势能能 ,弹出的物体的弹出的物体的动能动能 ;当物体以某一初当物体以某一初速度压缩弹簧时速度压缩弹簧时,弹簧的弹性势弹簧的弹性势能能 ,物体的物体的动能动能 .(均均选填选填“增大增大”或或“减小减小”)减小减小增大增大增大增大减小减小减小减小增大增大增大增大减小减小3.机械能包括哪些形式的能机械能包括哪些形式的能?这些能量是如何实现这些能量是如何实现相互转化的相互转化的?答案答案:机械能包括重力势能、弹性势能和动
8、能机械能包括重力势能、弹性势能和动能;通通过重力或弹力做功过重力或弹力做功,机械能可以从一种形式转化机械能可以从一种形式转化成另一种形式成另一种形式.知识知识点点三三机械能守恒定律机械能守恒定律1.如图所示如图所示,过山车在失去外部动力的情况下由高处飞过山车在失去外部动力的情况下由高处飞奔而下奔而下.(忽略轨道的阻力和空气阻力忽略轨道的阻力和空气阻力)过山车受哪些力的作用过山车受哪些力的作用?这些力各做什么功这些力各做什么功?过山车的过山车的动能和势能怎么变化动能和势能怎么变化?动能与势能的和变化吗动能与势能的和变化吗?答案答案:过山车受重力和轨道支持力作用过山车受重力和轨道支持力作用;重力做
9、正功重力做正功,支支持力不做功持力不做功;过山车的动能增大过山车的动能增大,重力势能减小重力势能减小;动能与动能与势能的和保持不变势能的和保持不变.2.如图所示如图所示,在光滑的水平台面上在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定一轻弹簧左端固定,右右端连接一金属小球端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置点是弹簧保持原长时小球的位置.开始时通过小球压缩弹簧到开始时通过小球压缩弹簧到A位置位置,已知已知lAO=lOB,然后从然后从静止释放小球静止释放小球.(1)运动过程中小球的能量如何变化运动过程中小球的能量如何变化?小球的机械能守恒吗小球的机械能守恒吗?答案答案:AO小球的动能增大小球的动
10、能增大,重力势能不变重力势能不变,机械能大机械能大;OB,小球的动能减小小球的动能减小,重力势能不变重力势能不变,机械能减小机械能减小.小球的机械能小球的机械能不守恒不守恒.(2)小球运动过程中小球运动过程中,存在守恒量吗存在守恒量吗?谁的机械能是守恒的谁的机械能是守恒的?3.机械能守恒定律机械能守恒定律.(1)内容内容:.(2)适用条件适用条件:.(3)表达式表达式:.答案答案:存在守恒量存在守恒量;小球和弹簧组成的系统机械能守恒小球和弹簧组成的系统机械能守恒.在只有重力或弹力做功的物体系统内在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可动能与势能可以互相转化以互相转化,而总的机械能保持不变
11、而总的机械能保持不变只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功小小试试身手身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误错误的打的打“”).”).1.物体的机械能一定是正值物体的机械能一定是正值.()2.通过重力或弹力做功通过重力或弹力做功,机械能可以转化为非机械能机械能可以转化为非机械能.()3.物体自由下落时物体自由下落时,重力做正功重力做正功,物体的动能和重力势能都增物体的动能和重力势能都增大大.()4.合力为合力为0,物体的机械能一定守恒物体的机械能一定守恒.()5.合力做功为合力做功为0,物体的机械能一定守恒物体的机械能一定守恒.()6.只有重
12、力做功只有重力做功,物体的机械能一定守恒物体的机械能一定守恒.()探究探究一一机械能守恒定律机械能守恒定律问题情境问题情境如图所示如图所示,质量为质量为m的小球沿一光滑斜面从的小球沿一光滑斜面从距地面距地面h1高度的高度的A处开始下滑处开始下滑,初速度为初速度为v1,当下滑到距地面高度为当下滑到距地面高度为h2处时处时,速度为速度为v2,不计空气阻力不计空气阻力,取地面为参考平面取地面为参考平面.1.小球从小球从A运动到运动到B的过程中的过程中,受到几个力的作用受到几个力的作用?这些力这些力各自做功为多少各自做功为多少?答案答案:小球受重力和支持力作用小球受重力和支持力作用;支持力不做功支持力
13、不做功,重力做功重力做功为为WG=mgh 1-mgh 2.2.根据动能定理根据动能定理,推导重力做功与小球动能变化的关系推导重力做功与小球动能变化的关系.3.小球在小球在A、B两点的机械能怎样表示两点的机械能怎样表示?4.根据以上探究内容根据以上探究内容,能得出什么结论能得出什么结论?这说明什么这说明什么?过程建构过程建构1.机械能守恒定律的三种表达式机械能守恒定律的三种表达式.(1)从守恒角度看从守恒角度看:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(或或E1=E2).此式表示系统初、末状态的机械能相等此式表示系统初、末状态的机械能相等,计算初、末状态的计算初、末状态的势能时必须选择同一参考平面势能时必
14、须选择同一参考平面.(2)从能的转化角度看从能的转化角度看:Ek=-Ep.此式表示系统动能的增加此式表示系统动能的增加(减少减少)量等于势能的减少量等于势能的减少(增加增加)量量.(3)从能的转移角度看从能的转移角度看:EA增增=EB减减.此式表示系统此式表示系统A部分机械能的增加量等于部分机械能的增加量等于B部分机械能的减部分机械能的减少量少量,常用于解决两个或多个物体组成的系统机械能守恒问常用于解决两个或多个物体组成的系统机械能守恒问题题.2.机械能守恒定律与动能定理的比较机械能守恒定律与动能定理的比较.比较项比较项机械能守恒定律机械能守恒定律动能定理动能定理表达式表达式E1=E2,Ek=
15、-Ep,EA增增=EB减减W=Ek适用适用条件条件只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功无条件限制无条件限制物理物理意义意义重力或弹力做功的过程是系统的重力或弹力做功的过程是系统的动能与势能相互转化的过程动能与势能相互转化的过程合力对物体做的功是物体动能合力对物体做的功是物体动能变化的量度变化的量度说明说明在在Ek=-Ep中中,等号左边表示动能等号左边表示动能的增加量时的增加量时,等号右边表示势能的等号右边表示势能的减少量减少量等号右边表示动能的变化量等号右边表示动能的变化量,等等号左边表示合力的功号左边表示合力的功【典例【典例1】如图所示】如图所示,在地面上以速度在地面上以速度v0斜向上抛出质
16、量为斜向上抛出质量为m的物体的物体,抛出后物体落到比地面低抛出后物体落到比地面低h的海平面上的海平面上.若以海平面若以海平面为参考平面为参考平面,不计空气阻力不计空气阻力,则下列说法正确的是则下列说法正确的是()答案:物理世界是千变万化的,但是,人们发现有些物理量在一定条件下是守恒的,可以用这些“守恒量”来表示物理世界变化的规律,这就是守恒定律.如图所示,轻弹簧一端与墙相连处于自然状态,质量为4 kg 的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度运动并开始挤压弹簧,忽略空气阻力,求:合力做功时,物体的机械能一定不守恒如图甲所示,物体A、B之间的接触面光滑,水平地面光滑;如图乙所示,轻质弹簧竖直固定在
17、水平地面上;如图丙所示,不计绳的质量及滑轮的轴摩擦.答案:过山车受重力和轨道支持力作用;重力做正功,支持力不做功;过山车的动能增大,重力势能减小;动能与势能的和保持不变.重力或弹力做功的过程是系统的动能与势能相互转化的过程如图所示,过山车在失去外部动力的情况下由高处飞奔而下.如图甲所示,物体A、B之间的接触面光滑,水平地面光滑;如图乙所示,轻质弹簧竖直固定在水平地面上;如图丙所示,不计绳的质量及滑轮的轴摩擦.图丙中,小车上放一木块,小车的左侧与弹簧相连,弹簧固定在墙上.动能、重力势能、机械能答案:过山车受重力和轨道支持力作用;重力做正功,支持力不做功;过山车的动能增大,重力势能减小;动能与势能
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