人教版 (2019)4 机械能守恒定律课堂教学ppt课件

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1．知道机械能的概念。2．理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。3．能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。
1、动能:物体由于运动而具有的能。
2、重力势能:地球上的物体具有的跟它的高度有关的能。
3、弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。
4、动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。
5、重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于物体重力势能的减少量。
伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现：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。在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？
伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）
小球好像“记得”自己起始的高度，然后重复前面的运动
小球的运动有什么特点？
小小球高度降低的同时，速度在增加；高度升高的同时，速度在减小。球高度降低的同时，速度在增加；高度升高的同时，速度在减小。小球高度降低的同时，速度在增加；高度升高的同时，速度在减小。
小球运动中，有无守恒量（即有没哪个物理量保持不变）？
伽利略斜面实验表明，小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量或能。
说明：能量与物体的运动相对应，是对物体不同运动形式的统一的量度，不同的运动形式对应不同的能量。
“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一，但是在牛顿之前，我们就能发现它的萌芽。（伽利略理想斜面实验）
相互作用的物体凭借其位置而具有的能量
物体由于运动而具有的能量
二、动能与势能的相互转化
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。例如，被压缩的弹簧具有弹性势能，当弹簧恢复原来形状时，就把跟它接触的物体弹出去。这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体得到一定的速度，动能增加。再如，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。
1、重力势能和动能之间可以互相转化
2、弹性势能和动能之间可以互相转化
3、重力势能和弹性势能之间可以互相转化
一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落。它们都由高度为 h1 的地方下落到高度为 h2 的地方。在这两种情况下，重力做的功相等吗？重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？重力势能各转化成什么形式的能？  
动能和势能之间可以相互转化（一）
动能和势能之间可以相互转化（二）
动能和势能之间可以相互转化（三）
动能和势能之间可以相互转化（四）
机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称， 用符号 E 表示
3.机械能是标量，具有相对性
我们讨论物体沿光滑曲面滑下的情形。这种情形下，物体受到重力和曲面支持力的作用，因为支持力方向与运动方向垂直，支持力不做功，所以，只有重力做功。
在图 8.4-3 中，物体在某一时刻处在高度为 h1 的位置A，这时它的速度是 v1。经过一段时间后，物体下落到高度为 h2 的另一位置 B，这时它的速度是 v2 。用 W 表示这一过程中重力做的功。从动能定理知道，重力对物体做的功等于物体动能的增加.
等式左边为物体末状态动能与势能之和，等式右边为物体初状态动能与势能之和。可见，在只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。
机械能守恒定律：※内容： 在只有重力（或弹力）做功的情形下，物体的动能和重力（弹性）势能发生相互转化，而总的机械能保持不变。
※条件： 1、只有重力或弹力做功。 2、只发生动能和势能间的相互转化。
（1）系统初状态的总机械能等于末状态的总机械能.
（2）物体（或系统）减少的势能等于物 体（或系统）增加的动能
关注初、末状态动能和势能的变化量
机械能守恒定律成立条件的理解
(1)系统内，只有重力和弹簧弹力做功.（除重力和弹簧弹力以外的力不做功或做功的代数和为零）
(2)系统内，只有动能和势能的相互转化,并且转化量相等
只受重力作用只有重力做功
受重力和其他力只有重力做功
受重力和其他作用力，重力做功外，其他作用力做功的代数和为零
只有重力做功，物体的机械能守恒
4．判断机械能是否守恒的方法 (1)用做功（守恒的条件判定）来判断：分析物体或物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其它力做功的代数和为零，则机械能守恒。
(2)用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其它形式的能的转化，则物体系统机械能守恒。
(3)对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒。
【例题】把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为 l，最大偏角为 θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？
【分析】 在阻力可以忽略的情况下，小球摆动过程中受重力和细线的拉力。细线的拉力与小球的运动方向垂直，不做功，所以这个过程中只有重力做功，机械能守恒。小球在最高点只有重力势能，动能为 0，计算小球在最高点和最低点重力势能的差值，根据机械能守恒定律就能得出它在最低点的动能，从而算出它在最低点的速度。