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    8.4 机械能守恒定律 课件-人教版物理必修第二册
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    人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律集体备课ppt课件

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    这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律集体备课ppt课件,共27页。PPT课件主要包含了新知导入,追寻守恒量,有何规律,伽利略理想斜面实验,新知探究,表达式,由动能定理知,机械能守恒定律,右边四例中有何共性,即E1≠E2等内容,欢迎下载使用。

    伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。发现无论斜面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。
    高度减小时,重力势能减小,动能增大;高度增大时,重力势能增大,动能减小。
    伽利略已经走到了机械能守恒的大门口,只是当时还没有“能量”的概念。因此,伽利略没有得出机械能守恒的结论。
    二、动能与势能的相互转化
    物体沿光滑斜面滑下时,重力对物体做正功,物体的重力势能减少。减少的重力势能到哪里去了?
    竖直向上抛出一个物体,随着物体高度的增加,它的速度会减小;当物体到达最高点后会转而下降,同时速度逐渐增大。这一过程同样可以从动能和重力势能相互转化的角度来分析。
    不仅重力势能可以与动能相互转化,弹性势能也可以与动能相互转化。比如运动员从跳板上弹起的过程中,跳板的弹性势能转化为运动员的动能,也是这样一种过程。
    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(mechanical energy)。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。
    2.机械能是标量,具有相对性;
    动能和势能可以相互转化吗?
    通过重力或弹力做功,动能与势能可以相互转化。
    思考:转化时机械能的总量是否保持不变?
    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
    由重力做功与重力势能的关系得:
    小结:只有重力做功,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。
    如果物体沿粗糙面下滑呢?
    小结:除重力外有其他力做功,机械能改变。
    若物体在A点的速度为v1,求物体到达B点时的动能Ek2,
    探究物体在A,B俩点,机械能是否相等?
    动能定理:Ek2-Ek1=W弹
    在只有弹力做功的物体系统内,动能与弹性势能可以互相转化,而总的机械能保持不变吗?
    小结: 在只有弹力做功的物体系统内,
    由弹力做功与弹性势能的变化关系得:
    动能与弹性势能可以互相转化,总的机械能也保持不变。
    由两式得:Ek2-Ek1=Ep1-Ep2 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1
    W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2
    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。
    (1)动能增加,势能一定减小,且动能增加量等于势能减小量。(2)动能减小,势能一定增加,且动能减小量等于势能增加量。
    2.适用对象: 单个质点、多个物体组成的系统
    (1)EK2+EP2=EK1+EP1 即E2=E1
    只有重力做功或弹力做功
    (1)物体只受重力或弹簧弹力,不受其他力;
    (2)物体除受重力或弹簧弹力外,还受其他力,但其他力不做功;
    (3)除受重力、弹力外,还受其他力,其他力做功,但做功代数和为零。
    也不要把只有重力和弹力做功理解为物体只受重力和弹力.
    不要把其他力不做功理解为物体受到的合外力为零.(物体所受合力为零,机械能也不一定守恒)
    判断下列各题中物体的机械能是否守恒?
    (1)确定研究对象(物体或系统)和研究过程;
    (2)分析研究对象在运动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(是否只有重力或弹簧弹力做功);
    (3) 恰当选取零势能面,并确定研究对象在研究过程的始、末状态的机械能;
    (4)根据机械能守恒定律列出方程,进行求解。
    运用机械能守恒定律的解题步骤
    应用机械能守恒定律解题,只需考虑过程的初、末状态,不必考虑两个状态间过程的细节,这是它的优点。
    1. 在下面列举的各个实例中(除 A 外都不计空气阻力),哪些过程中机械能是守恒的?说明理由。A. 跳伞运动员带着张开的降落伞在空气中匀速下落B. 抛出的标枪在空中运动C. 拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升D. 在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧,把弹簧压缩后,又被弹回来
    2. 质量为 m 的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为 h1 的位置 A 时,速度的大小为 v1 ;当它继续滑下到高度为 h2 的位置 B 时,速度的大小为 v2。在由高度 h1 滑到高度 h2 的过程中,重力做的功为 W。
    (1)根据动能定理列出方程,描述小球在A、B 两点间动能的关系;(2)根据重力做功与重力势能的关系,把以上方程变形,以反映出小球运动过程中机械能是守恒的。
    3. 质量为 0.5 kg 的石块从 10 m 高处以 30角斜向上方抛出(图 8.4-7),初速度 v0 的大小为 5 m/s。不计空气阻力,g 取 10m/s2。
    (1)石块落地时的速度是多大?请用机械能守恒定律和动能定理分别讨论。(2)石块落地时速度的大小与下列哪些量有关,与哪些量无关?说明理由。
    A.石块的质量 B.石块的初速度 C.石块初速度的仰角 D.石块抛出时的高度
    4. 一条轻绳跨过定滑轮,绳的两端各系一个小球 A 和 B,B 球的质量是 A 球的 3 倍。用手托住 B 球,当轻绳刚好被拉紧时,B 球离地面的高度是 h,A 球静止于地面。释放 B 球,当 B 球刚落地时,求 A 球的速度大小。定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计,重力加速度为 g。
    5. 把质量是 0.2 kg 的小球放在竖立的弹簧上,并把小球往下按至 A 的位置。迅速松手后,弹簧把小球弹起,小球升至最高位置 C(图乙),途中经过位置 B 时弹簧正好处于自由状态。已知 B、A 的高度差为 0.1 m,C、B 的高度差为 0.2 m,弹簧的质量和空气的阻力均可忽略,g 取 10 m/s2。(1)分别说出小球由位置 A 至位置 B、由位置 B 至位置 C 时,小球和弹簧的能量转化情况。(2)小球处于位置 A 时,弹簧的弹性势能是多少?在位置 C 时,小球的动能是多少?
    6. 某城市广场喷泉喷出水柱的场景。从远处看,喷泉喷出的水柱超过了 40 层楼的高度;靠近看,喷管的直径约为 10 cm。请你据此估计用于给喷管喷水的电动机输出功率至少有多大?
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