高中物理必修二《4 机械能守恒定律》获奖说课课件
45页1、第4节 机械能守恒定律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电能电能生活中有各种不同形式的能量风风能能势势能能动动能能化学化学能能核核能能内内能能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“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小资料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
2、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。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ABhh 伽利略理想斜面伽利略理想斜面实验(斜面(斜面均光滑)均光滑)ABhh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实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。ABhh 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。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 energy)。概念:势能ABhh 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,
3、获得速度,小球被赋予一种形式的能量动能。ABhh 概念:动能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。ABhh 当小球由最高点沿斜面当小球由最高点沿斜面 A 运动到达最低点时,运动到达最低点时,能量怎样变化?能量怎样变化?想一想想一想ABhv0=0势能消势能消失失动动能能全全部部参考面参考面速度最大速度最大高度高度为0小球到达最小球到达最低点低点(参考面)(参考面)势能去了能去了哪里?哪里?用用“能量能量”怎样描述伽利略斜面实验怎样描述伽利略斜面实验机械能【探究一:动能与势能相互转化】如图,一个质量为m的小球自由下落,经过某高度为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】解:以地面为零势能面:mghmgh2 2+mv+mv2 22 2/2 2移项有mghmgh1
4、1+mv+mv1 12 2/2 2=mgh=mgh2 2+mv+mv2 22 2/2 2 即即即即E E1 1=E=E2 2mg(hmg(h1 1-h h2 2)=mv=mv2 22 2/2 2-mvmv1 12 2/2 2 如果有空气阻力呢?如果有空气阻力呢?A-B由动能定理 E Ep p减减减减 E Ek k增增增增=A点时的机械能E E1 1=B点时的机械能E2=mghmgh1 1+mv+mv1 12 2/2 2FGFN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?FGFNWF=Ep1-Ep2=mv22/2-mv12/2Ep2+mv22/2Ep1+mv12/2=Ep2+mv22/2即即E E1 1=E=E2 2EP减 E EK K增增=小球和弹簧这个系统机械能守恒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?v1v2EP1EP2Ep1+mv12/2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
5、1、内容、内容、内容、内容(1)E1=E2(2)下降下降Ep减减=Ek增增mgh1+mv12/2=mgh2+mv22/22 2、表达式、表达式、表达式、表达式零势能面零势能面机械能守恒定律状状状状态态态态量量量量 标标量量 系系统统性性上升上升上升上升 E Ep增增=E Ek 减减【探究三:机械能守恒条件】2、只有弹力做功A O B沿光滑斜面下滑的物体1、只有重力做功FNmgmgFN粗糙斜面,物粗糙斜面,物粗糙斜面,物粗糙斜面,物体机械能是否体机械能是否体机械能是否体机械能是否还守恒还守恒还守恒还守恒?【探究三:机械能守恒条件】沿粗糙斜面下滑的物沿粗糙斜面下滑的物体体3 3 3机械能守恒定律成立的条件:机械能守恒定律成立的条件: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。(1)从做功角度分析(2)从能量转化角度分析(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
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