《高中物理必修二7.8机械能守恒定律课件(人教版必修2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理必修二7.8机械能守恒定律课件(人教版必修2)（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八节 机械能守恒定律教者:宁乡县第六中学 廖劢鑫学习习目标标：知识与技能 1.理解动能与势能的相互转化. 2.掌握机械能守恒定律的表达式. 过程与方法经过机械能守恒定律的实际应用，进一步理解机械能守 恒的条件. 情感态度与价值观培养理论联系实际的思想，通过规律、理论的学习，培 养学以致用的思想. 重点：1.机械能守恒的条件. 2.在具体的问题中能判定机械能是否守恒,并能列出数学表 达式. 教学难点1.判断机械能是否守恒. 2.灵活运用机械能守恒定律解决问题.导入推进新课 一、动能与势能的相互转化 前面我们学习了动能、势能和机械能的知识.在初中学习时我们就了解到，在 一定条件下，物体的动能与势
2、能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化， 动能与势能相互转化的例子在生活中非常多，请同学们举出生活中的例子来 说明动能与势能的相互转化.1.从树上掉下的苹果（势能向动能转化）； 2.自行车猛蹬几下自由冲上斜坡（动能向势能转化）； 3.拉弓射箭（势能向动能转化） 4.运动会上撑竿跳高运动员在跳起的过程中（人的动能转化为杆的弹性 势能,后杆的弹性势能转化为人的重力势能）.实验演示：二、机械能守恒定律 问题：动能和势能的相互转化是否存在某种 定量的关系呢？上述各运动过程中，物体的 机械能是否变化呢？通过具体的实例进行理论推导分析.先考虑只有重 力对物体做功的理想情况.情境设置：质量为m的物体自由下
3、落过程中，经过高 度h1处速度为v1，下落至高度h2处速度为v2，不计空 气阻力，分析由h1下落到h2过程中机械能的变化分析：根据动能定理，有: =WG下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等于物体重力势能的变化量.取地面 为参考平面，有WG=mgh1-mgh2由以上两式可以得到 =mgh1-mgh2移项得 分析讨论上面表达式的物理意义等号的左侧表示末态的机械能，等号的右侧表示 初态的机械能，表达式表明初态跟末态的机械能 相等.即在小球下落的过程中，重力势能减小，动 能增加，减小的重力势能转化为动能. 问题：此表达式具有普遍意义吗？还是仅在只受重 力的自由落体运动中成立？推导竖直上抛、平抛
4、的过程是否成立.思维维拓展在只有弹力做功的体系统呢？在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同 样作为机械能组成部分的势能，是否在只有弹力 做功的情况下，机械能也能守恒呢？通过上面只有重力做功与只有弹力做功两个部 分的推导，总结机械能守恒定律的内容：机械能守恒定律1内容在只有_或弹弹力做功的物体系统统内，动动能与 势势能可以互相转转化，而总总的机械能_重力 保持不变2表达式 Ek1Ep1Ek2Ep2或E1E2三机械能守恒的条件1.只受重力（弹弹力），不受其他力.2.除重力和弹弹力以外，受其他力,其他力_不做功注意：机械能守恒是指在一个过程中的每一 个时刻机械能都相等，如果仅指出初末位置 的机械
5、能相等，不能准确判断出整个过程中 机械能是否守恒特别别提醒：(1)机械能守恒的条件绝绝不是合 外力的功等于零，更不是合外力为为零；判断 机械能是否守恒时时，要根据不同情景恰当地 选选取判断方法(2)如果除物体的重力和系统统内的弹弹力做功 之外，还还有其他力做功，若其他力所做的总总 功为为零，此种情况下不能说说物体的机械能守 恒，只能说说其机械能不变变即时应时应 用(即时时突破，小试试牛刀)1如图图781所示装置中，木块块与水平 桌面间间的接触面是光滑的，子弹弹A沿水平方 向射入木块块后留在木块块内，将弹弹簧压缩压缩 到 最短，则则从子弹弹开始射木块块到弹弹簧压缩压缩 至 最短的整个过过程中(
6、)图图781A子弹弹与木块组块组 成的系统统机械能守恒B子弹弹与木块组块组 成的系统统机械能不守恒C子弹弹、木块块和弹弹簧组组成的系统统机械能守恒D子弹弹、木块块和弹弹簧组组成的系统统机械能不守恒解析：选选BD.从子弹弹射木块块到木块压缩块压缩 至最短的 整个过过程中，由于存在机械能与内能的相互转转化 ，所以对对整个系统统机械能不守恒对对子弹弹和木 块块，除摩擦生热热外，还还要克服弹弹簧弹弹力做功， 故机械能也不守恒四、机械能守恒定律及其应应用1应应用机械能守恒定律时时，相互作用的物 体间间的力可以是变变力，也可以是恒力，只要 符合守恒条件，机械能就守恒2机械能守恒定律只涉及物体系的初、末 状
7、态态的物理量，而不须须分析中间过间过 程的复 杂变杂变 化，使处处理问题问题 得到简简化例题题 在距离地面20 m高处,以15 m/s的初速度水平抛 出一小球，不计空气阻力，取g=10 m/s2，求小球落 地速度大小. 思考分析，问题： (1).前面学习过应 用运动合成与分解的方法处理平 抛运动，现在能否应用机械能守恒定律解决这类问 题？ (2) .小球抛出后至落地之前的运动过程中，是否满 足机械能守恒的条件？如何应用机械能守恒定律解 决问题？ 分析：小球下落过程中，只有重力对小球做功，满足机 械能守恒条件，可以用机械能守恒定律求解；应用机械 能守恒定律时，应明确所选取的运动过程，明确初、末
8、状态小球所具有的机械能. 取地面为参考平面，抛出时小球具有的重力势能Ep1=mgh，动能为Ek1=落地时,小球的重力势能Ep2=0,动能为Ek2= mv2.根据机械能守恒定律,有E1=E2,即mgh+ =落地时小球的速度大小为v= =25 m/s. mv23应应用机械能守恒定律解题题的步骤骤(1)根据题题意选选取研究对对象(物体或系统统)(2)明确研究对对象的运动过动过 程，分析研究对对 象在过过程中的受力情况，弄清各力做功的情 况，判断机械能是否守恒(3)恰当地选选取零势势能面，确定研究对对象在 过过程中的始态态和末态态的机械能(4)根据机械能守恒定律的不同表达式列方程 ，并求解结结果4应应
9、用机械能守恒定律列方程的两条基本思路 (1)守恒观观点 初态机械能等于末态机械能，即：Ek1Ep1Ek2Ep2. (2)转转化或转转移观观点 动动能(或势势能)的减少量等于势势能(或动动能)的增加 量，即：Ek1Ek2Ep2Ep1. 一个物体机械能的减少(或增加)量等于其他物体 机械能的增加(或减少)量，即：EA1EA2EB2EB1.即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 例(2011年杭州高一检测检测 )如图图782所示， 竖竖直轻弹轻弹 簧下端固定在水平地面上，质质量为为m的 小球，从轻弹轻弹 簧的正上方某一高处处自由落下，并 将弹弹簧压缩压缩 ，直到小球的速度变为变为 零对对于小 球
10、、轻弹轻弹 簧和地球组组成的系统统，在小球开始与弹弹 簧接触时时起到小球速度变为变为 零的过过程中，有( ) 图图782A小球的动动能和重力势势能的总总和越来越小 ，小球的动动能和弹弹性势势能的总总和越来越大B小球的动动能和重力势势能的总总和越来越小 ，小球的动动能和弹弹性势势能的总总和越来越小C小球的动动能和重力势势能的总总和越来越大 ，小球的动动能和弹弹性势势能的总总和越来越大D小球的动动能和重力势势能的总总和越来越大 ，小球的动动能和弹弹性势势能的总总和越来越小解析：选选A.在小球开始与弹弹簧接触到小球速度 变为变为 零的过过程中，只有重力和弹弹力做功，小球 和弹弹簧组组成的系统统的机械
11、能守恒，即动动能、弹弹 性势势能和重力势势能的总总和不变变，由于弹弹力一直 做负负功，弹弹性势势能不断增大，故小球的动动能和 重力势势能的总总和越来越小；同理，由于重力一 直做正功，重力势势能不断减小，故小球的动动能 和弹弹性势势能的总总和越来越大课堂互动讲练(2011年长长沙高一检测检测 )下列运动动中能 满满足机械能守恒的是( )机械能是否守恒的判断例1A手榴弹弹从手中抛出后的运动动(不计计空气阻力)B子弹弹射穿木块块C细绳细绳 一端固定，另一端拴着一个小球，使小 球在光滑水平面上做匀速圆圆周运动动D吊车车将货货物匀速吊起E物体沿光滑圆圆弧面从下向上滑动动F降落伞伞在空中匀速下降【精讲讲精
12、析】 对对于A，手榴弹弹从手中抛出后， 在不计计空气阻力的情况下，只受重力的作用，整 个运动过动过 程中只有重力做功，没有其他力做功， 机械能守恒，A正确对对于B，子弹弹穿过过木块块的 过过程，子弹弹受到木块块施加的摩擦力的作用，摩擦 力对对子弹弹做负负功，子弹弹的动动能转转化为为内能，机 械能不守恒，B不正确对对于C，小球在光滑的水平面上运动动，受到重力 、水平面对对小球的支持力，还还有细绳对细绳对 小球的 拉力，这这些力皆与小球的运动动方向垂直，不做 功，所以小球在运动过动过 程中无能量转转化，保持 原有的动动能不变变，即机械能守恒，C正确对对 于D，吊车车将货货物匀速吊起的过过程中，货货
13、物受 到与其重力大小相等、方向相反的拉力作用， 上升过过程中除重力做功外还还有拉力对对物体做正 功，货货物的机械能增加，故D所指运动过动过 程机 械能不守恒对对于E，物体沿光滑圆圆弧面向上运动时动时 ，除重力 做功外，弧面对对物体的弹弹力不做功，故E所指运 动动中满满足机械能守恒的条件对对于F，降落伞伞在 空中匀速下降，除受重力外，还还受到与重力大小 相等、方向相反的空气阻力的作用，空气阻力对对 降落伞伞做负负功，故它的机械能减少，不守恒 故选选A、C、E.【答案】 ACE【方法总结总结 】 判断机械能是否守恒的两种 常用方法：一是根据做功分析，在对对物体受 力分析的基础础上分析哪些力做功，哪
14、些力不 做功，如果只有重力或系统统内弹弹力做功， 则则机械能守恒；二是根据能量转转化分析，如 果在变变化过过程中既没有其他形式的能转转化 为为机械能，也没有机械能转转化为为其他形式 的能，则则系统统的机械能守恒变变式训练训练 1 关于机械能是否守恒的叙述，正 确的是( )A做匀速直线线运动动的物体机械能一定守恒B做变变速运动动的物体机械能可能守恒C做匀速圆圆周运动动的物体机械能一定守恒D做平抛运动动的物体机械能一定守恒解析：选选BD.判断物体机械能是否守恒，依 据是重力或弹弹力以外的力是否做了功，不管 是物体做匀速运动还动还 是变变速运动动，也不管 物体是做直线线运动还动还 是曲线线运动动，只
15、要重 力或弹弹力以外的力不做功，机械能就一定守 恒，B、D正确；竖竖直平面内做匀速圆圆周运 动动的物体机械能不一定守恒，C错错；竖竖直方 向上的匀速直线线运动动，除重力做功外还还有 其他力做功，机械能不守恒，A错错(2011年邵阳高一检测检测 )如图图783所示 ，位于竖竖直平面内的光滑轨轨道，由一段斜的直 轨轨道和与之相切的圆圆形轨轨道连连接而成，圆圆形 轨轨道的半径为为R.图图783机械能守恒定律的应用( 单个物体)例2一质质量为为m的小物块块从斜轨轨道上的某处处由静止开 始下滑，然后沿圆圆形轨轨道运动动要求物块块能通 过圆过圆 形轨轨道最高点，且在该该最高点与轨轨道间间的 压压力不能超过
16、过5mg(g为为重力加速度)求物块块初始 位置相对对于圆圆形轨轨道底部的高度h的取值值范围围【思路点拨拨】 解答本题应题应 把握三个关键键点：(1)明确物块块下滑过过程中机械能守恒(2)h的大小决定物块块在圆圆形轨轨道最高点受到的 压压力大小(3)在圆圆形轨轨道最高点利用向心力公式列式求解 【方法总结总结 】 (1)机械能守恒定律的表达 式有多种，具体选选用哪一种要视视情况而定；(2)对单对单 个物体而言，如果机械能守恒，则则 除了可应应用机械能守恒定律以外，也可以选选 用动动能定理变变式训练训练 2 如图图784所示，用长为长为 L的 细线细线 ，一端系于悬悬点A，另一端拴住一质质量 为为m的小球，先将小球拉至水平位置
