高一物理多媒體課件：8機械能守恒定律（人教版必修2）

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8 機械能守恒定律,1.知道什么是機械能，知道物體的動能和勢能可以相互轉化。,2.會正確推導物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恒。,4.在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。,3.理解機械能守恒定律的內容，知道它的含義和適用條件。,1.動能、動能定理 2.重力勢能、重力做功與重力勢能變化量之間的關系 3.彈性勢能、彈力做功與彈性勢能變化量之間的關系 4.功能關系,單擺演示,單擺演示,動能和勢能的相互轉化,滾擺,,動能和重力勢能的相互轉化,上坡： 重力做負功，重力勢能增加 動能轉化為重力勢能,下坡： 重力做正功，重力勢能減少 重力勢能轉化為動能,你能舉出生活中動能和勢能之間相互轉化的例子嗎？,猜想：它們是否存在著某種守恒？,一、機械能守恒定律推導,一個物體沿著光滑的曲面滑下，在A點時動能為Ek1，重力勢能為Ep1 ；在B點時動能為Ek2，重力勢能為Ep2 。試判斷物體在A點的機械能E1和在B點的機械能E2的關系。,由動能定理：,,G,,N,從重力做功與重力勢能變化的關系知,用氣墊導軌演示機械能守恒定律,二、機械能守恒定律,在只有重力做功或彈力做功的物體系統(tǒng)內，物體只發(fā)生動能與勢能的相互轉化，而總的機械能保持不變。,1.內容：,思考：對條件如何理解？,只有重力做功或彈簧彈力做功,2.機械能守恒條件：,（1）物體只受重力，不受其他力,,,,,,G,,G,,,,,,v0,,G,,（2）物體只受重力和彈簧彈力，不受其他力,（3）物體除受重力和彈簧彈力外，還受其他力，但其他力不做功,（4）除受重力、彈力外，還受其他力，其他力做功，但做功代數(shù)和為零,3. 數(shù)學表達式：,①,②,下列實例中哪些情況機械能是守恒的?,跳傘員利用降落傘在空中勻速下落,拋出的籃球在空中運動（不計阻力）,也不要把只有重力和彈力做功理解為物體只受重力和彈力.,不要把其他力不做功理解為物體受到的合外力為零.,注意:,機械能守恒中各量的變化,例題 把一個小球用細繩懸掛起來，就成為一個擺。擺長為l，最大偏角為θ。小球運動到最低位置時的速度是多大？,解：拉力F不做功，只有重力G做功，小球機械能守恒。,以最低點為參考平面。,（1）確定研究對象，畫出過程示意圖；,應用機械能守恒定律解題的一般步驟：,（2）分析物體的受力，明確各力做功的情況，判斷是否符合機械能守恒的條件；,（3）分析物體的運動，恰當?shù)剡x取參考平面，確定物體初、末狀態(tài)的機械能（勢能和動能）；,（4）根據(jù)機械能守恒定律列方程求解。,三、機械能守恒定律的應用,1.如圖所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在彈簧壓縮到最短的整個過程中，下列敘述中正確的是 （ ） A.重力勢能和動能之和保持不變 B.重力勢能和彈性勢能之和保持不變 C.動能和彈性勢能之和保持不變 D.重力勢能、彈性勢能和動能之和保持不變,D,蹦床,,,2.如圖所示，桌面高為h，質量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，假設桌面處重力勢能為零，則小球落地瞬間的機械能為（ ） A. mgh B. mgH C. mg(H+h) D. mg(H-h),B,3.如圖所示，在豎直平面內有一段四分之一圓弧軌道，半徑OA在水平方向，一個小球從頂端A點由靜止開始下滑，已知軌道半徑R＝10cm，不計摩擦，求小球剛離開軌道底端B點時的速度大小？,解：以小球（含地球）為研究對象，小球在軌道上作變速圓周運動，受到重力和支持力作用，支持力是一個大小、方向均改變的力，但因其方向始終垂直于小球的運動方向，所以對小球不做功（這是難點），全程只有重力作功，所以該題可用機械能守恒定律求解。,選取B點所在水平面為零勢能面，以小球在A點時為初態(tài)，經過B點時為末態(tài)，則依據(jù)機械能守恒定律可知：,∴小球剛離開軌道底端B點時的速度大小為：,過山車,4.如圖為翻滾過山車示意圖，圓軌道的半徑為10m，為了安全，則過山車由靜止開始向下運動時離地至少多高？（不考慮空氣阻力和摩擦阻力）,解：以地面為參考平面。,在最高點B時,,解:鐵鏈下滑過程中只有重力做功，機械能守恒.選取桌面處為零勢能面,設鐵鏈總質量為m,鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為v,則,初態(tài)：,末態(tài)：,5.長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的1/4垂在桌邊，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度為多大？,6.長為L質量分布均勻的繩子，對稱地懸掛在輕小的定滑輪上，如圖乙所示輕輕地推動一下，讓繩子滑下，那么當繩子離開滑輪的瞬間，繩子的速度為多少？,解：由機械能守恒定律，取小滑輪處為零勢能面.,甲,乙,一、動能與勢能的相互轉化 重力做功：動能 重力勢能 彈力做功：動能 彈性勢能 二、機械能守恒定律 在只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內，物體的動能和重力勢能可以相互轉化，但機械能的總量保持不變。 三、應用機械能守恒定律的條件 1.只受重力（彈力），不受其他力。如自由落體的物體 2.除重力（彈力）以外還有其他力，但其他力都不做功。如做單擺運動的物體,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,