新人教版物理必修第二冊(cè)
8.4 機(jī)械能守恒定律
新課引入新知講解課堂小結(jié)典例探究
目錄
CONTENTS
新課引入
一、追尋守恒量
伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)：
讓靜止的小球沿著斜面A滾下，之后小球?qū)L上右側(cè)。
A
B
C
D
θ
等　高
新知講解
一、追尋守恒量
在空氣阻力和摩擦力很小時(shí)，無(wú)論右側(cè)斜面是陡一些，還是緩一些，小球總能到達(dá)右側(cè)斜面上與釋放點(diǎn)等高的位置。
這一事實(shí)說(shuō)明小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中“某個(gè)量是守恒的”。
之后人們把這個(gè)量稱(chēng)為能量。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
新知講解
二、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
讓靜止的小球沿著斜面A滾下，之后小球?qū)L上B斜面。
情景一：
A
B
問(wèn)題1：
下降時(shí)，高度降低，重力勢(shì)能減少。那么減少的重力勢(shì)能去哪里啦？
下降時(shí)，物體的速度增加了，所以減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能了。
新知講解
二、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
問(wèn)題2：
上升時(shí)，高度升高，速度越來(lái)越小。那么減少的動(dòng)能去哪里啦？
上升時(shí)，物體的高度增加了，所以減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能了。
上述事實(shí)，說(shuō)明物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)只有重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；當(dāng)重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能增加，動(dòng)能較小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；
問(wèn)題3：
當(dāng)物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，上升和下降的過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能之間如何轉(zhuǎn)化？
上升時(shí)，物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能了；下降時(shí)，物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能了。
新知講解
二、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
小球壓縮彈簧的過(guò)程中，速度減小，那么損失的動(dòng)能去哪里啦？
讓運(yùn)動(dòng)的物塊向左運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧。
情景二：
問(wèn)題1：
壓縮時(shí)，彈簧的被壓縮了，彈性勢(shì)能增加了，所以減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能了。
新知講解
二、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
當(dāng)彈簧壓縮到最短之后，小球?qū)⒈幌蛴覐椈?，在這個(gè)過(guò)程中，彈簧彈性勢(shì)能減少，那么減少的彈性勢(shì)能去哪里啦？
問(wèn)題2：
彈回時(shí)，物體的速度增加了，動(dòng)能增加了，所以減少的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能了。
上述事實(shí)，說(shuō)明物體的動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)只有彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；當(dāng)彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能增加，動(dòng)能較小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。
新知講解
二、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
機(jī)械能
（1）概念：上面提到的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能三者都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的能量形式，統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能。
（2）表達(dá)式：E=Ek+Ep
（3）對(duì)機(jī)械能的幾點(diǎn)理解
①機(jī)械能是一個(gè)狀態(tài)量。描述的是某一位置或某一時(shí)刻的機(jī)械能。
②機(jī)械能是一個(gè)相對(duì)量。其大小與參考系、零勢(shì)能面的選取有關(guān)。
③機(jī)械能是標(biāo)量，只有大小，可正可負(fù)表示大小，沒(méi)有方向。
新知講解
三、機(jī)械能守恒定律
情況一： 一個(gè)物體沿著光滑的曲面滑下，在A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為Ek1，重力勢(shì)能為Ep1 ；在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為Ek2，重力勢(shì)能為Ep2 。試判斷物體在A點(diǎn)的機(jī)械能E1和在B點(diǎn)的機(jī)械能E2的關(guān)系。
由動(dòng)能定理：
從重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系知:
結(jié)論：只有重力做功時(shí)，只發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能守恒
新知講解
三、機(jī)械能守恒定律
情況二：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)程中分析能量的變化，判定彈簧和小球系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。
EP2+EK2=EP1+EK1
由動(dòng)能定理：
WF= EK2-EK1
從彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系知：
WF= EP1-EP2
EK2-EK1 = EP1-EP2
結(jié)論：只有系統(tǒng)內(nèi)彈力做功時(shí)，只發(fā)生動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，總的機(jī)械能守恒。
新知講解
三、機(jī)械能守恒定律
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、條件：（1）系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功； （2）只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化。3、表達(dá)式： ① EP2+EK2=EP1+EK1 （ E2= E1）
② △EK增＝△EP減
或△EK減＝△EP增
新知講解
三、機(jī)械能守恒定律
4.守恒的判斷方法
(1)做功分析法(常用于單個(gè)物體)
(2)能量分析法(常用于多個(gè)物體組成的系統(tǒng))
新知講解
1.機(jī)械能重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能與動(dòng)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能。
2.機(jī)械能守恒定律內(nèi)容在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。
3. 表達(dá)式: EK1 + EP1 = EK2 + EP2 或E1＝E2
4.守恒條件:物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功(其他力不做功)。
課堂小結(jié)
解:A→B,機(jī)械能守恒，以地面為參考平面，
【例1】如圖，物體從A點(diǎn)沿固定在地面的半圓形碗內(nèi)下滑，碗半徑為R，碗內(nèi)面光滑，物體滑到B點(diǎn)時(shí)的速度是多少？(BO與水平方向成30o夾角)
30o
O
A→B,動(dòng)能定理
典例探究
【例2】如圖所示，一輕繩跨過(guò)定滑輪懸掛質(zhì)量為mA、mB的A、B兩物塊，滑輪的質(zhì)量以及所有摩擦不計(jì)，已知mB>mA初始時(shí)兩物塊均靜止，在兩物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A、B減少的重力勢(shì)能等于A增加的重力勢(shì)能B、B的機(jī)械能守恒C、系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，但兩物體各自的機(jī)械能都在變化D、B機(jī)械能的減少等于A機(jī)械能的增加
CD
典例探究
D、既然系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，所以B機(jī)械能的減少等于A機(jī)械能的增加
A、由于運(yùn)動(dòng)的高度相同，而質(zhì)量不同，據(jù)EP=mgh,B減少的重力勢(shì)能大于A增加的重力勢(shì)能
B、B下降時(shí)拉力做負(fù)功，B的機(jī)械能守恒在減少
C、AB組成的系統(tǒng)與外界無(wú)能量交換，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒；A的動(dòng)能勢(shì)能都在增加，機(jī)械能增加，所以?xún)晌矬w各自的機(jī)械能都在變化
典例探究
新人教版物理必修第二冊(cè)
課程結(jié)束

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4 機(jī)械能守恒定律

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修 第二冊(cè)

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