高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律4課件 新人教版必修2

1、第七章 機(jī)械能守恒定律,8、機(jī)械能守恒定律,教學(xué)目標(biāo),1、知道什么是機(jī)械能，理解物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化； 2、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件； 3、會(huì)判定具體問(wèn)題中機(jī)械能是否守恒，能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律分析實(shí)際問(wèn)題,釋放鋼球后，學(xué)生聯(lián)系到伽利略理想實(shí)驗(yàn)中的判斷，認(rèn)識(shí)到若無(wú)空氣阻力，應(yīng)該擺到等高處，不會(huì)碰到鼻子。,一、導(dǎo)入新課,（1）復(fù)習(xí)鞏固： 說(shuō)出我們前面學(xué)過(guò)的三種功能關(guān)系,（2）實(shí)驗(yàn)： （激疑）鋼球用細(xì)繩懸起，請(qǐng)一同學(xué) 靠近，將鋼球偏至同學(xué)鼻子處釋放，擺回時(shí)，觀察該同學(xué)反應(yīng)。,一、動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,探究一：機(jī)械能中動(dòng)能和勢(shì)能能否相互轉(zhuǎn)化,力做功的過(guò)程也是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種

2、形式的過(guò)程，物體的動(dòng)能和勢(shì)能總和稱為機(jī)械能。,（1）同學(xué)們舉出生活中的例子，說(shuō)明動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,瀑布（自由落體）：,過(guò)山車：,重力勢(shì)能,動(dòng) 能,蕩秋千：,重力勢(shì)能,撐桿跳高：,動(dòng)能,（2）以自由落體運(yùn)動(dòng)的物體為例，從功能關(guān)系著手，解釋動(dòng)能和勢(shì)能的變化原因。,根據(jù)合外力做功與動(dòng)能的關(guān)系（即動(dòng)能定理）得到 合外力即重力做正功，動(dòng)能增加； 所以重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系，得到重力做正功，重力勢(shì)能減少；,二、機(jī)械能守恒定律,探究二：動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒,（1）實(shí)驗(yàn)探究： 如圖：一個(gè)用細(xì)線懸掛的小球從A點(diǎn)開始擺動(dòng)。記住它向右能夠達(dá)到的最大高度。 然后一把直尺在

3、P點(diǎn)擋住擺線，看一看這種情況下小球所能達(dá)到的最大高度。 你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？,小球擺動(dòng)過(guò)程中總能達(dá)到原來(lái)高度，好像“記得”自己原來(lái)的高度，說(shuō)明在擺動(dòng)過(guò)程中有一個(gè)物理量是保持不變的，是什么呢？ 重力勢(shì)能與動(dòng)能的總和保持不變，也就是機(jī)械能保持不變,研究方法：探究物理規(guī)律時(shí)，應(yīng)該是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步深入，先對(duì)簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象進(jìn)行探究，然后加以推廣深化。,情景設(shè)置：質(zhì)量為m的物體自由下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)高度h1 的A點(diǎn)速度v1，高度h2的B點(diǎn)時(shí)速度為v2，不計(jì)空氣阻 力，分析A、B兩位置的機(jī)械能的關(guān)系。,由動(dòng)能定理 WG=mv22/2-mv12/2= EK2-EK1 又 WG=mgh1-mgh2 = E

4、P1-EP2 得到 EK2-EK1=EP1-EP2 移項(xiàng)后，得 EP2+EK2 = EP1+EK1 即 E2= E1,由于A，B是任意選擇的，所以在整個(gè)過(guò)程中機(jī)械能守恒。,得出結(jié)論：自由下落過(guò)程物體機(jī)械能守恒,（2）理論分析：,探究三：機(jī)械能守恒是否有條件,舉例分析：分析如下情況機(jī)械能是否守恒,例（1） 物體沿光滑斜面下滑,WG=mgh1-mgh2,機(jī)械能守恒,例（2）探究二中例題計(jì)空氣阻力時(shí),WG=mgh1-mgh2,機(jī)械能不守恒,結(jié)論：只有重力做功時(shí)，總機(jī)械能守恒,拓展分析：只有彈力做功時(shí)，能量如何變化，機(jī)械能是否守恒（注意研究對(duì)象）,如圖，光滑小球套在水平桿上運(yùn)動(dòng)，C為原長(zhǎng)處，從A到B過(guò)

5、程中分析能量的變化，判定機(jī)械能是否守恒,分析 ： WF= EK2-EK1 又 WF= EP1-EP2 則 EK2-EK1 = EP1-EP2 即 EP2+EK2=EP1+EK1,注意：彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能,結(jié)論： 只有彈力做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒（注意是系統(tǒng)）,機(jī)械能守恒的條件為系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。,深入理解：對(duì)守恒條件的理解下列說(shuō)法正確嗎？ （1）只有重力（或彈力）做功意思是物體只受重力或彈力，不受其它力 （2）只有重力（或彈力）做功意思是除重力（或彈力）其它力都不做功,得出結(jié)論：,1、內(nèi)容：在只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變 2

6、、條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。 3、表達(dá)式： EP2+EK2=EP1+EK1 （ E2= E1）,機(jī)械能守恒定律,問(wèn)題分析：一小球在真空中下落，有一質(zhì)量相同的小球在粘滯性較大的液體中勻速下落，它們都因高度為h1的地方下落到h2的地方，在兩種情況下，重力所做的功相等嗎？重力勢(shì)能各轉(zhuǎn)化為什么形式的能？機(jī)械能守恒嗎？,探究四：書本中的思考與討論：,答案：重力所做的功相等，第一種情況重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒。第一種情況重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能，機(jī)械能不守恒。,從能量轉(zhuǎn)化角度判定,拓展思考：,1、能的變化對(duì)應(yīng)什么力做功。,除重力外的其它力做功等于機(jī)械能的變化,2、有其它方法判定機(jī)械能是否守

7、恒嗎？,探究五：探究機(jī)械能守恒定律解題的解題步驟及優(yōu)點(diǎn) 例題：把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺（如圖），擺長(zhǎng)為l ,最大偏角為。小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？,三、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,分析： 1、小球受幾個(gè)力，做功情況怎樣？ 2、小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒嗎？ 3、選取什么方法求解，能用前面學(xué)過(guò)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解嗎？ 4、列公式求解前要注意什么？ （過(guò)程見(jiàn)課本）,對(duì)比總結(jié)優(yōu)點(diǎn)： 機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，用它來(lái)處理問(wèn)題要比牛頓定律方便；應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問(wèn)題，只需考慮運(yùn)動(dòng)的始末狀態(tài)，不必考慮兩個(gè)狀態(tài)之間過(guò)程的細(xì)節(jié)。因此一些難以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的問(wèn)題，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律則易于解決。,總結(jié)解題的方法和步驟： 選取研究對(duì)象 根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過(guò)程，進(jìn)行受力，做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒 恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在過(guò)程的初末時(shí)刻的機(jī)械能 根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解,1：分析下列情況下機(jī)械能是否守恒？ A跳傘運(yùn)動(dòng)員從空中勻速下落過(guò)程 B物體以8m/s2在空中下落過(guò)程 C物體作平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程 D物體在細(xì)線拉力作用下