《机械能守恒定律》课件.pptx

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1、第4节 机械能守恒定律,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件（完美版）,机械能守恒定律PPT课件（完美版）,第4节 机械能守恒定律机械能守恒定律PPT课件机械能守,1. 知道能量守恒是自然界的重要规律2. 知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化；3. 掌握机械能守恒定律的内容及得出过程；4. 会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能 守恒定律解决有关问题。,学习目标,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,1. 知道能量守恒是自然界的重要规律学习目标机械能守恒定,如果总表的读数不等于各分表读数，你会怎么想呢？是否守恒

2、关系不成立了呢？,生活实例：正常的水表连在自来水管道中，总表的读数应该等于各分表的读数的总和，这就是守恒关系,生活中的守恒观点,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,如果总表的读数不等于各分表读数，你会怎么想呢？是否守恒关系不,电能,生活中有各种不同形式的能量,风能,势能,动能,化学能,核能,内能,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,电能生活中有各种不同形式的能量风能势能动能化学能核能内能机,生活中有各种不同形式的能量,各种不同形式的能量可以相互转化,在转化过程中遵从能量守恒,关于能量的一些基本观点,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,生活中有各种

3、不同形式的能量各种不同形式的能量可以相互转化在转,“有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知的一切自然现象这条定律称做能量守恒定律。它指出某一个量，我们把它称为能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念” 诺贝尔物理学奖获得者费恩曼,小资料,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,“有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，,既然能量对于人们的生产、生活如此重要，那究竟能量是什么呢？,由于能量过于抽象，要用一句话来来说明什么是能量并非易事，这也是牛顿未能把“能量”这一重要的概念留给我们的原因。,能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中逐

4、渐建立起来的。但在牛顿之前的伽利略理想斜面实验中，我们就能发现它的萌芽。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,既然能量对于人们的生产、生活如此重要，由于能量过于抽象，要用,思考：小球在光滑的斜面上从高为h处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面，速度变为零时的高度为h1 ，h和h1的大小关系怎样？如果减小斜面B的倾角呢？,伽利略理想斜面实验,伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,思考：小球在光滑的斜面上从高为h处由静止滚下，滚上,实验表明斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。,后来的物理学家把这一事

5、实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,ABhh实验表明斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自,1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？2、这些过程各有什么特点？,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。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,ABhh1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并,在伽利略斜面实验中，将小球提高到起始点的高度时，小球被赋予一种形式的能量势能。,相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能（potential e

6、nergy）。,概念：势能,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,在伽利略斜面实验中，将小球提高到起始点的高度时，小球被赋,物体由于运动而具有的能量叫做动能（kinetic energy）。,在伽利略斜面实验中，释放小球后，小球开始运动，获得速度，小球被赋予一种形式的能量动能。,概念：动能,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,物体由于运动而具有的能量叫做动能（kinet,在伽利略斜面实验中，释放小球后，小球开始运动，获得速度，具有动能；当运动到斜面中间的某一位置时，小球又有一定的高度，具有势能；把小球的动能与势能的总和称为机械能。,机械能：动能与势能的总和 。,机

7、械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,在伽利略斜面实验中，释放小球后，小球开始运动，获得速度，,当小球由最高点沿斜面 A 运动到达最低点时，能量怎样变化？,想一想,势能消失,动能,参考面,速度最大,高度为0,小球到达最低点（参考面）,势能去了哪里？,用“能量”怎样描述伽利略斜面实验,机械能,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,当小球由最高点沿斜面 A 运动到达最低点时，能量怎样变化？想,【探究一:动能与势能相互转化】,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,【探究一:动能与势能相互转化】机械能守恒定律PPT课件,如图，一个质量为m的小球自由下落,经过某高

8、度为h的A点时速度为v，下落到某高度为h2的B点时速度为v2，试写出小球在A点时的机械能E1和在B 点时的机械能E2，并找出小球在A、B 时所具有的机械能E1、E2之间的数量关系。,理论推导,【探究二:动能与势能相互转化的定量关系】,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,如图，一个质量为m的小球自由下落,经过某高度为h,解：以地面为零势能面：,mgh2+mv22/2,移项有 mgh1+mv12/2=mgh2+mv22/2,即E1=E2,mg(h1- h2) = mv22/2- mv12/2,如果有空气阻力呢？,A-B由动能定理,Ep减,Ek增,=,A点时的机械能E1=,B点时的机

9、械能E2=,mgh1+mv12/2,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,解：以地面为零势能面：mgh2+mv22/2移,分析:1、小球在光滑杆从A向O运动过程中受力情况如何？弹力做什么功？能量如何转化？,弹力做正功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。,2、小球的机械能保持不变吗？,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,FGFN分析:弹力做正功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。,WF =Ep1- Ep2 =mv22/2- mv12/2,Ep2 + mv22/2,Ep1 +mv12/2 =Ep2 +mv22/2,即E1=E2,EP减,EK增,=,小球和弹簧这个系统机械能

10、守恒,C点时的机械能 E1=,D点时的机械能 E2 =,C-D由动能定理,2、小球的机械能保持不变吗？,Ep1+mv12/2,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,FGFNWF =Ep1- Ep2 =mv22/2- mv12,在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。,1、内容,(1)E1=E2,(2) 下降Ep减=Ek增,mgh1+mv12/2=mgh2+mv22/2,零势能面,机械能守恒定律,状态量,标量 系统性,上升Ep增=Ek 减,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和

11、,【探究三:机械能守恒条件】,2、只有弹力做功,1、只有重力做功,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,【探究三:机械能守恒条件】2、只有弹力做功A O B沿,粗糙斜面，物体机械能是否还守恒?,【探究三:机械能守恒条件】,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,粗糙斜面，物体机械能是否还守恒?【探究三:机械能守恒条件】沿,3机械能守恒定律成立的条件：,只有重力或弹力做功，,只有系统内动能和势能相互转化。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,3机械能守恒定律成立的条件： 只有重,(1)确定研究对象，,(2)对研究对象进行正确的受力分析，,(3)判定各个力

12、是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件，,(4)选取零势能参考平面，并确定研究对象在初、末状态时的机械能，,(5)根据机械能守恒定律列出方程，进行求解。,利用机械能守恒定律解题思路,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,(1)确定研究对象，(2)对研究对象进行正确的受力分析，(3,3、机械能守恒定律：,2、机械能：E=Ek+Ep,（1）内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。,（2）条件：只有重力、弹力做功,（3）结论： E1=E2,下降Ep减=EK增,上升Ep增=Ek 减,课堂小结,1、伽利略斜面实验表明：“有某一量是守恒的

13、”，这个量叫做能量。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,3、机械能守恒定律：2、机械能：E=Ek+Ep（1）内容：在,常考题型,题组一守恒量,题1 伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于同它开始点相同高度的点，不会更高一点，也不会更低一点。这说明小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”应是（）A.弹力B.势能C.速度D.能量,【解析】在伽利略的斜面实验中，小球从一个斜面滚到另一个斜面，势能先减小后增大，速度先增大后减小，不变的“东西”应是能量，包括动能和势能。,【点拨】伽利略的斜面实验中，小球的高度、速度、势能

14、和动能都是在不断变化的，只有能量是守恒的。,D,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,常考题型题组一守恒量题1 伽利略的斜面实验反映了一个重要,题2 多选伽利略斜面实验使人们认识到引入能量概念的重要性。在此实验中能说明能量在小球运动过程中不变的理由是（）A.小球滚下斜面时，高度降低，速度增大B.小球滚上斜面时，高度升高，速度减小C.小球能准确地达到与起始点等高的高度D.小球能在两斜面之间永不停止地来回滚动,CD,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题2 多选伽利略斜面实验使人们认识到引入能量概念的重要性,题3 跳板跳水运动员在弹离跳板后，先上升到一定的高度，在空中

15、完成一系列复杂而优美的动作后入水，如图所示。将运动员视为质点，请你分析一下从运动员起跳到入水的全过程，有哪些能量发生了相互转化？,【答案】跳水运动员在走板和起跳时要先使跳板上下振动，此过程中运动员将身体储存的化学能转化为跳板的（弹性）势能，然后再将这一（弹性）势能转化为身体起跳的动能；运动员离开跳板上升的过程中，动能逐渐减少，重力势能逐渐增加，动能转化为（重力）势能；当运动员从最高点下降时，（重力）势能逐渐减少，运动员的动能逐渐增加，此过程是（重力）势能转化为动能的过程；运动员入水后，受水的阻力作用，运动员的（重力）势能和动能都要减少，这部分能量转化为内能。,题组二势能、动能及能量转化,能量理

16、解的三个要点（1）能量与物体的运动相对应，是对物体不同运动形式的统一量度，不同的运动形式对应不同的能量。（2）不同形式的能量可以相互转化。（3）能量是状态量，与物体的状态相对应。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题3 跳板跳水运动员在弹离跳板后，先上升到一定的高度，在空中,题42019内蒙古师大附中高一月考在室内滑雪场，游客们足不出户即可享受滑雪的乐趣，游客先乘自动扶梯至雪坡顶端，然后顺坡滑下，滑到平地上后很快便停下来，从雪坡顶端到最后停下来的整个过程中，下列说法中正确的是（）A.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和不变B.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和一直减少C

17、.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和先增加后不变D.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和先增加后减少,提示：因摩擦生热而损失机械能，所以机械能（动能与势能之和）会一直减少。,B,【解题依据】（1）势能与物体的相对位置有关，重力势能与物体的高度有关。（2）一切运动的物体都具有动能，物体的速度增大或减小时，物体的动能也随之增大或减小。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题42019内蒙古师大附中高一月考在室内滑雪场，游客们,题5安徽卷伽利略曾设计了如图7-1-2所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点，如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到

18、同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小（）A.只与斜面的倾角有关B.只与斜面的长度有关C.只与下滑的高度有关D.只与物体的质量有关,【点拨】伽利略的斜面实验中，小球的高度、速度、势能和动能都是在不断变化的，只有能量是守恒的。,解析：伽利略的理想斜面和摆球实验，斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”自己的起始高度，实质是动能与势能的转化过程中，总能量不变。物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，高度越大，初始的势能越大，转化后的末动能也就越大，速度越大。,C

19、,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题5安徽卷伽利略曾设计了如图7-1-2所示的一个实验，将,题组三机械能守恒的条件,题62019河北邢台高一期末多选下列关于机械能守恒的说法正确的是（）A. 物体匀速向上运动时所受合力为零，其机械能守恒B. 物体做平抛运动时机械能守恒C. 物体在竖直平面内做匀速圆周运动时机械能守恒D. 物体沿光滑斜面下滑时机械能守恒,BD,机械能是否守恒的判断方法（1）根据机械能的增减判断若物体的动能和势能之和增加或减少，则物体的机械能不守恒。（2）根据做功判断若只有系统内的重力或弹力做功，其他力不做功或做功的代数和为零，则系统机械能守恒。（3）根据能量转化

20、判断若只有系统内动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转化成其他形式的能（如内能），则系统的机械能守恒。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题组三机械能守恒的条件题62019河北邢台高一期末,题72019河北保定高一期末下列说法正确的是（）A. 物体所受合力为零，机械能一定守恒B. 物体所受合力不为零，机械能一定不守恒C. 物体受到重力和弹力以外的力作用时，机械能一定不守恒D. 物体受到的重力、弹力以外的力做功不为零时，机械能一定不守恒,D,【注意】（1）机械能守恒的条件不是依据合力判断的，与合力是否为零及合力做功是否为零无关。（2）

21、机械能守恒是根据除系统内重力及弹力以外的力（不是合力）判断的，除系统内重力及弹力以外的力不做功，机械能就守恒。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题72019河北保定高一期末下列说法正确的是（）D,题82019江西奉新一中高一期末如图所示，上表面有一段光滑圆弧且质量为M的小车A置于光滑水平面上，在一质量为m的物体B自弧上端自由滑下的同时释放A，则（）,A. 在B下滑过程中，B的机械能守恒B. 轨道对B的支持力对B不做功C. 在B下滑的过程中，A和地球组成的系统的机械能守恒D. A、B和地球组成的系统的机械能守恒,D,解析：A、B、C错：B下滑时对A有压力，A对B有支持力。A向

22、左滑动，水平方向发生位移，B对A做正功，A对B做负功。因而A、B各自的机械能不守恒。D对： A、B和地球组成的系统没有与外界发生机械能的转移，也没有摩擦，机械能没有转化为其他形式的能，系统的机械能守恒。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题82019江西奉新一中高一期末如图所示，上表面有一段,题组四机械能守恒定律的应用,1 单物体单过程,题92019山东日照高一期末如图所示，一固定在地面上的光滑斜面的顶端固定一个轻弹簧，地面上质量为m的物块（可视为质点）向右滑行并冲上斜面，设物块在斜面最低点A的速率为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，则物块运动到C点时弹簧的弹

23、性势能为（）,A. mgh,D,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题组四机械能守恒定律的应用1 单物体单过程题92019,应用机械能守恒定律解题的基本步骤（1）选取研究对象物体或物体系统。（2）根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析和做功情况分析，判断机械能是否守恒。（3）恰当地选取参考平面，确定研究对象在初、末状态时的机械能。（4）根据机械能守恒定律列方程求解。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,应用机械能守恒定律解题的基本步骤机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件机械能守恒定律PPT课,

24、2 单物体多过程,题11 假设运动员从雪道的最高点A（如图所示）由静止开始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大？当他落到离B点竖直高度为10 m的雪地C点时，速度又是多大？（设这一过程中运动员没有做其他动作，忽略摩擦和空气阻力，g取10 m/s2）,【点评】解题时参考平面的选择是任意的，应以解题方便为原则。本题选B点所在水平面为参考平面，则A、B对应的高度差为4 m，不是5 m。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,2 单物体多过程题11 假设运动员从雪道的最高点A（如,题122016全国卷如图，在竖直平面内有由 圆弧AB和 圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者

25、在最低点B平滑连接。AB弧的半径为R，BC弧的半径为 。一小球在A点正上方与A相距 处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动。,（1）求小球在B、A两点的动能之比。（2）通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点。,【点拨】小球要到达C点，不仅要满足机械能守恒定律，还要满足物体做圆周运动的条件。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题122016全国卷如图，在竖直平面内有由 圆弧AB,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件机械能守恒定律PPT课件,题组五系统机械能守恒,题132019山东青岛二中高一检测如图7-8-6所示，质量都是m的物体A和B

26、，通过跨过滑轮的轻绳相连，物体B置于光滑斜面上，不计绳子和滑轮之间的摩擦，开始时A物体离地的高度为h，B物体位于斜面的底端，用手托住A物体，A、B两物体均静止时放手，求：,（1）A物体将要落地时的速度多大？ （2）A物体落地后，B物体由于惯性将继续沿斜面上升，则B物体在斜面上上升的最远点离地的高度多大？,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题组五系统机械能守恒题132019山东青岛二中高一检测,【点评】能用机械能守恒定律解答的问题，往往也能用动能定理解答，但对多物体组成的系统机械能守恒问题，若用动能定理求解，要涉及内力做功，会比较麻烦，所以应优先选用机械能守恒定律求解。,机械能

27、守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,【点评】能用机械能守恒定律解答的问题，往往也能用动能定理解,题142019太原实验中学模拟如图7-8-7所示，在长为L的轻杆的中点A和端点B各固定一个质量均为m的小球，杆可绕O轴无摩擦地转动，使杆从水平位置无初速度释放摆下。求当杆转到竖直位置时，轻杆对A、B两球分别做了多少功？,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题142019太原实验中学模拟如图7-8-7所示，在长,题152019石家庄一中高一检测如图所示，半径为R=1.5 m的光滑圆弧支架竖直放置，圆心角=60，支架的底部CD离地面足够高，圆心O在C点的正上方，右侧边缘P点固定

28、一个光滑小轮，可视为质点的小球A、B分别系在足够长的跨过小轮的轻绳两端，两球的质量分别为mA=0.3 kg，mB=0.1 kg。将A球从紧靠小轮P处由静止释放，g取10 m/s2。求：,（1）A球从P点运动到C点时的速度大小；（2）若A球运动到C点时轻绳突然断裂，从此时开始，需经过多长时间两球重力功率的大小相等？（计算结果可用根式表示）,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,题152019石家庄一中高一检测如图所示，半径为R=1,【特别提醒】应用机械能守恒定律对A、B组成的系统列式时注意：（1）球A下降的高度与球B上升的高度之间的关系。（2）球B的速度沿绳的方向，球A的速度不沿绳的方向，则球A 、B的速度大小不等，但A沿绳方向的分速度与B的速度大小相等。,机械能守恒定律PPT课件,机械能守恒定律PPT课件,【特别提醒】机械能守恒定律PPT课件机械能守恒定律P,