【公开课】机械能守恒定律 课件物理教科版（2019）必修第二册.pptx

第5节我一定会回来的！神秘的神秘的“魔筒魔筒”谁谁是是是是最勇敢最勇敢的人？的人？的人？的人？一、实验探究（1）摆锤可可转动的的摆锤释放器放器探究探究探究探究问题问题1 1：按按动开关，静止开关，静止释放放摆锤，通，通过标尺尺盘刻度刻度线，观察察摆锤摆到另一到另一侧能否能否达到与达到与释放点等高的位置放点等高的位置？开关开关细线标尺尺盘定位定位挡片片一、实验探究（2）探究探究问题2：在在铁架台的架台的竖直杆上固直杆上固定一个定位定一个定位挡片，片，挡片固定片固定在在P点（或点（或Q点、点、R点）位置，点）位置，当当摆锤摆动到最低点到最低点时，细线将会被将会被挡片片挡住在在这种情况下，种情况下，摆锤摆到另一到另一边时能否能否摆到与到与释放放点等高的位置？点等高的位置？从能量的角度看，以上从能量的角度看，以上实验说明了什么？明了什么？如果想如果想进一步一步定量定量研究，研究，摆锤在在摆动过程中重力程中重力势能和能和动能相互能相互转化的化的规律律，在，在刚才才实验器材的基器材的基础上，上，该如何如何设计实验呢？呢？谈谈你你的的设计想法想法？光光电门传感器感器探究探究问题3：每次每次摆锤从从A点静止点静止释放放，光，光电门依次依次固定在固定在D、C、B三个点，三个点，获得得摆锤经过D、C、B、A四个点的四个点的动能、能、势能和机械能数能和机械能数值，分，分析数据，得出析数据，得出规律。

律如何改如何改进实验装置，从而装置，从而实现一次一次实验就可以就可以记录摆锤摆动过程中多个位置的程中多个位置的动能能和和势能能值？一、实验探究（3）含有光含有光电门传感器的感器的摆锤一、实验探究（4）含有光电门传感器含有光电门传感器的摆锤，在摆锤下摆所的摆锤，在摆锤下摆所经过的位置上，每隔经过的位置上，每隔3cm3cm高度差固定一个遮光条，高度差固定一个遮光条，当摆锤经过不同位置的当摆锤经过不同位置的遮光条，就会得到它经遮光条，就会得到它经过相应点的瞬时速度过相应点的瞬时速度这样一来，以最低点所这样一来，以最低点所在的水平面为参考平面，在的水平面为参考平面，摆锤经过不同点的重力摆锤经过不同点的重力势能以及动能就可以计势能以及动能就可以计算出来图图1 1二、理论推导如果我如果我们把把刚才的才的问题抽象成一个理想化的物理抽象成一个理想化的物理过程，如何从程，如何从理理论上上证明明摆球球经过不同点的机械能是相等不同点的机械能是相等的呢的呢？利用已学？利用已学过的哪些知的哪些知识？你？你需要假需要假设哪些参量？哪些参量？Av1Bv2h2h1根据动能定理有根据动能定理有:重力做功有：重力做功有：由（由（1）、（）、（2）两式得：）两式得：+=+=重力势能与动能之和保持不变重力势能与动能之和保持不变图图1 1二、理论推导Tmg重力势能的减少量等于动能的增加量重力势能的减少量等于动能的增加量图图3 3图图2 2图图4 4图图5 5 m问问1：除了上述例子，你还能举出哪些运动形式，满足机械能守恒？除了上述例子，你还能举出哪些运动形式，满足机械能守恒？问问2：这些例子的共同点是什么？：这些例子的共同点是什么？只有重力做功，重力势能和动能发生转化，只有重力做功，重力势能和动能发生转化，机械能守恒。

机械能守恒小球静止小球静止时的位置的位置O图图6 6AB三、实验探究（5）弹性性势能、重力能、重力势能、能、动能能间的的转化化机械能守恒定律机械能守恒定律EP1+Ek1=EP2+Ek2表达式表达式表达式表达式守恒条件守恒条件守恒条件守恒条件系统内系统内系统内系统内只有重力做功或弹力做功只有重力做功或弹力做功只有重力做功或弹力做功只有重力做功或弹力做功 内容内容内容内容或：或：-EP=Ek神秘的神秘的“魔筒魔筒”是如何是如何实现“自由来回自由来回”的的？揭秘揭秘圆柱形圆筒两侧分别固定了一根橡皮筋，橡皮筋一端连接了一把铁锁圆筒滚动时，铁锁不转动，内侧的橡皮筋发生形变，弹性势能增大，圆筒和铁锁的动能减小，直至速度减小到零，弹性势能最大，而后储存的弹性势能又释放出来，转化为圆筒和铁锁的动能这样圆筒就实现了来回运动守守恒恒定定律律不不仅仅给给处处理理问问题题带带来来方方便便，而而且且有有深深刻刻的的意意义义物物理理世世界界是是千千变变万万化化的的，机机械械能能守守恒恒定定律律是是在在一一定定条条件件下下才才成成立立的的，而而某某一一些些守守恒恒定定律律的的适适用用范范围围很很广广，因因此此在在物物理理学学中中寻寻求求“守恒量守恒量”已经成为物理学研究的一种已经成为物理学研究的一种重要思想方法。

重要思想方法问题问题1 1如如图所示是上海所示是上海“明珠明珠线”某某轻轨车站的站的预设方案，与站台方案，与站台连接接的的轨道有一个小坡度，道有一个小坡度，电车进站站时要上坡，出要上坡，出站站要下坡，如果坡高要下坡，如果坡高2m，电车到到a点点时速度是速度是25.2km/h，此，此时便切断便切断电动机的机的电源，不考源，不考虑电车所受的摩擦力所受的摩擦力g取取10m/s2）（1）电车能否冲上站台能否冲上站台bc？（2）如果能冲上，它到达）如果能冲上，它到达b点点时的速度是多大？的速度是多大？acbh你知道站台做成你知道站台做成你知道站台做成你知道站台做成这样这样这样这样一个小坡有什么好一个小坡有什么好一个小坡有什么好一个小坡有什么好处处处处吗吗吗吗？运用机械能守恒定律解运用机械能守恒定律解题时，我，我们不需要弄清楚斜坡的具体形状，也不需要了不需要弄清楚斜坡的具体形状，也不需要了解解电车沿斜坡运沿斜坡运动的具体的具体过程，程，这正是机械能守恒定律解正是机械能守恒定律解题的的优越性1、关于机械能是否守恒，下列、关于机械能是否守恒，下列说法正确的是法正确的是()A做匀速直做匀速直线运运动的物体机械能一定守恒的物体机械能一定守恒B做做圆周运周运动的物体机械能一定守恒的物体机械能一定守恒C做做变速运速运动的物体机械能可能守恒的物体机械能可能守恒D合外力合外力对物体做功不物体做功不为零，机械能一定不守恒零，机械能一定不守恒2、如如图所示，桌面高所示，桌面高为h，质量量为m的小球的小球刚从离桌面高从离桌面高H处自由自由落下不落下不计空气阻力，假空气阻力，假设桌面桌面处的重力的重力势能能为零，零，则小球小球刚落到落到地面瞬地面瞬间的机械能的机械能为（）AmghBmgH Cmg(H+h)Dmg(H-h)如如图所示，将小球从距斜所示，将小球从距斜轨道底面道底面h高高处释放，使其沿放，使其沿轨道的道的圆形形轨道（半径道（半径为R）的内）的内侧运运动。

1.若若h=2R，小球能否通，小球能否通过圆形形轨道最高点，道最高点，为什么？什么？2.h应该满足什么条件足什么条件，小球，小球才能通才能通过圆形形轨道最高点？道最高点？问题问题2 24、长为l的的轻绳，一端系一，一端系一质量量为m的小球，一端固定于的小球，一端固定于O点点在在O点正点正下方距下方距O点点h处有一枚有一枚钉子子C现将将绳拉到水平位置，如拉到水平位置，如图所示将小球所示将小球由静止由静止释放，欲使小球到达最低点后以放，欲使小球到达最低点后以C为圆心做完整的心做完整的圆周运周运动，试确定确定h应满足的条件足的条件.5、如、如图所示，所示，A、B两两质量不同的物体用一跟跨量不同的物体用一跟跨过定滑定滑轮的的细绳相相连，置，置于固定斜面体的两个斜面上的相同高度，于固定斜面体的两个斜面上的相同高度，处于静止状于静止状态，两斜面的，两斜面的倾角分角分别为37和和53，若不，若不计摩擦，剪断摩擦，剪断绳子后，以下子后，以下说法正确的是法正确的是()AA物体着地物体着地时的速度比的速度比B着地的速度大着地的速度大B两物体着地两物体着地时的的动能一定相同能一定相同C两物体着地两物体着地时的机械能一定不同的机械能一定不同D两物体着地两物体着地时重力的瞬重力的瞬时功率一定相同功率一定相同6、一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。

假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正面还有数米距离假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是确的是（）A运动员到达最低点前重力势能始终减小运动员到达最低点前重力势能始终减小B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关D蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒7、如如图所示，所示，质量不量不计的的弹簧簧竖直固定在水平面上，直固定在水平面上，t=0时刻，将一金刻，将一金属小球从属小球从弹簧正上方某一高度簧正上方某一高度处由静止由静止释放，小球接触放，小球接触弹簧并将簧并将弹簧簧压缩至最低点至最低点(形形变在在弹性限度内性限度内)，然后又被，然后又被弹起离开起离开弹簧，上升到一定簧，上升到一定高度后又下落，如此反复通高度后又下落，如此反复通过安装在安装在弹簧下端的簧下端的压力力传感器，感器，测出出该过程中程中弹簧簧弹力力F随随时间t变化的化的图像如像如图所示，所示，则（）（A）运运动过程中小球的机械能守恒程中小球的机械能守恒（B）t2时刻小球的加速度刻小球的加速度为零零（C）t1t2这段段时间内，小球的内，小球的动能在逐能在逐渐减小减小（D）t2t3这段段时间内，小球的内，小球的动能与重力能与重力势能之和在增加能之和在增加MNO机械能守恒定律的应用知识点一知识点一重力做功与重力势能重力做功与重力势能 1重力做功的特点：重力做功的特点：重力做功与物体运动的重力做功与物体运动的路径无关路径无关，只与初末位置的高度差有关只与初末位置的高度差有关，WGmgh.2重力势能：重力势能：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积，物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积，Epmgh.3重力做功与重力势能变化的关系：重力做功与重力势能变化的关系：重力做正功时，重力势能重力做正功时，重力势能减少减少 重力做负功时，重力势能重力做负功时，重力势能增加增加 即即WGEp.1弹性势能：系统中物体由于发生弹性势能：系统中物体由于发生弹性形变弹性形变而具有的能量而具有的能量2大小：以弹簧为例，弹性势能的大小与大小：以弹簧为例，弹性势能的大小与形变量形变量及弹簧的及弹簧的劲度系数劲度系数 有关，弹簧的形变量越大，劲度系数越大，则弹簧的弹性势能有关，弹簧的形变量越大，劲度系数越大，则弹簧的弹性势能越大越大 知识点二知识点二弹性势能弹性势能 1机械能的构成：系统的机械能等于机械能的构成：系统的机械能等于动能动能与与势能势能能之和，能之和，EEkEp.2机械能的变化量：机械能的变化量：(1)EEkEp；(2)EW其他其他(系统机械能的变化量等于除系统机械能的变化量等于除重力重力和和弹力弹力以外的力对物体做的功以外的力对物体做的功)3机械能守恒定律：在机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内只有重力或弹力做功的物体系统内只有重力或弹力做功的物体系统内只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变可以互相转化，而总的机械能保持不变知识点三知识点三机械能守恒定律机械能守恒定律 表达式表达式物理意物理意义注意事注意事项守恒守恒观点点EkEpEkEp系系统初状初状态机械能的机械能的总和与末状和与末状态机械能的机械能的总和相等和相等应用用时应选好重力好重力势能的零能的零势能面能面，且，且初末状初末状态必必须用同一零用同一零势能面能面计算算势能能，4.4.机械能守恒的三种表达式机械能守恒的三种表达式表达式表达式物理意物理意义注意事注意事项守恒守恒观点点EkEpEkEp系系统初状初状态机械能的机械能的总和与末状和与末状态机械能的机械。