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人教版高中物理必修二 第七章第8节机械能守恒定律 课件(共13张PPT)

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人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共19张PPT)

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共19张PPT)
思考提问：
1、本章我们学习了哪几种形式的能？
动能、重力势能和弹性势能
2、动能和势能如何表示？
1 2 E k mv 2
E p mgh
一、机械能
1、概 念 ：
动能、重力势能和弹性势能的统称。 总机械能为动能和势能之和。 2、表达式： E E k
EP
3、机械能是标量，具有相对性： 先选取参考平面和参考系才能确定 机械能。（一般选地面）
例一：
物体质量m=2kg在距地面 20m高处，以10m/s的水平 速度飞行，求它的总机械 2 能为多少？ g 10m / s
500J
极限运动蹦极
2008奥运蹦床冠军何雯娜
观 察
动能和势能 之间如何转 换？机械能 有什么特点？
二、动能和势能的互相转化
1、重力势能和动能之间可以互相转化 2、弹性势能和动能之间可以互相转化
只有重力做功。
（除重力以外的力不做功或 做功的代数和为零）
例二：
一物体从高1m，长2m光滑斜面 顶端滑下。不计空气阻力，求 物体滑到斜面底端速度的大小？
g 10m / s
h
2
4.4m/s
例三：
用细线连接一个小球，绳长L， 最大偏角θ。求小球到最低点 的速度？
θ
2gL(1 cos )机械能守恒定律 实际生活中的应用拦河大坝体育运动
课堂小结
1、机械能

概 念 E Ek EP 表达式： 机械能是标量，具有相对性 机械能之间可以互相转化
2、机械能守恒定律

定律内容 mgh 1 mv 2 mgh 1 mv 2 1 1 2 2 2 2 表达式 机械能守恒定律的证明 E1 E 2 机械能守恒定律成立的条件

人教版高中物理必修二 第七章第8节机械能守恒定律(共18张PPT)

人教版高中物理必修二 第七章第8节机械能守恒定律(共18张PPT)

B m2
A
C
【例6】一质量为m的质点，系于长为R的轻绳的一端， 绳的另一端固定在空间的O点，假定绳是不可伸长的、 柔软且无弹性的。今把质点移至水平线OA的上方h高
处，且绳子刚好伸直与水平方向夹角为θ。如图所示。
试求自由释放后当质点到达O点的正下方时，绳对质 点的拉力为多大？
m
θ
O
A
θ
机械能守恒定理
机械能守恒定律
一、机械能的概念 我们学习了哪几种形式的能？
重力势能
机
势能
械
弹性势能
能
动能
E EK EP
1、动能EK、势能EP的“总和”称为机械能，用E表 示2、。机械能也具有相对性，是标量，单位是焦耳J。 3、机械能中动能和势能之间可以相互转化。
机械能之间的相互转化
重力势能、动能之间的转化
动能、弹性势能、重力 势能之间的转化
【例3】如图所示，木块B与水平桌面间的接触是光滑 的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹 簧压缩到最短。则从子弹开始射入木块到弹簧压缩 至最短的整个过程中（ ） A、子弹A与木块B组成的系统机械能守恒 B、子弹A与木块B组成的系统机械能不守恒 C、子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒 D、子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒
◆只受重力或弹力作用； ◆除受重力、弹力外，还受其他外力，但其他外力不做功；
◆其他力做功，但其他力做功的代数和为零；
(3)由机械能守恒定律可得：
如果除重力和弹簧弹力以外的其他力做功的代 数和不为零，则该系统的机械能不守恒。它们之 间的关系是：

【例1】如图所示，桌面离地面高H，小球自离桌面高
h处由静止落下，不计空气阻力，（设桌面为零势面）

人教版高一物理必修2第七章 7.8机械能守恒定律课件(共12张PPT)

人教版高一物理必修2第七章 7.8机械能守恒定律课件(共12张PPT)
思考：势能和动能如何定量地量度？势能和 动能的转化是怎样进行的？
-----功的概念是怎样建立，又怎样计算？
2020/7/26
12
2020/7/26
：助跑、撑 杆起跳、越横杆．试定性地说明在这几个阶段中能 量的转化情况．
运动员的助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能； 起跳时，运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势 能和动能和竿的弹性势能，使人体上升至横杆以上； 越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能．
然而正是这个最抽象的概念，却是物理学中最重 要、意义也最深远的概念之一。
2020/7/26
4
“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一，但是在 牛顿之前，我们就能发现它的萌芽。能量及其守恒的思想，在 伽利略的实验中已经显现出来了。
伽利略理想实验中体现的守恒思想
小球从一个光滑斜面由静止滑下，并滑上另一个光滑斜面．
小球速度变为0时的高度与它出发时的高度相同
2020/7/26
5
伽利略理想实验
等高
小球“记得”原来的高度
2020/7/26
6
物体高度的变化伴随着物体运动快慢的变化,或运动 快慢的变化伴随着高度的变化。
小球“记得”自己的起始高度，然而，“记得”不是物理学 的语言。
在物理学中把这一事实说成是“有某一量是守恒的”。
2020/7/26
11
小结
一、伽利略斜面实验表明 “有某一量是守恒的”，这个量叫做能量。
二、能量 1、势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。 2、动能：物体由于运动而具有的能量。
三、“追寻守恒量”的意义 1、可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。 2、重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。

人教版高中物理必修二7.8-机械能守恒定律(共14张PPT)

人教版高中物理必修二7.8-机械能守恒定律(共14张PPT)
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动能和势能之间的转化 是通过什么来实现的呢？
下列 实例 中哪 些情 况机 械能 是守 恒的
抛出的篮球在空中 运动（不计阻力）
小球与弹簧接触过程中，小球
与弹簧组v成的系光 运统滑 动机水 的械平 小能面 球守上 ，恒
把弹簧压缩后 又被弹回来。
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随 优质课件优秀课件课件公开课免费课 件下载 免费ppt 下载人 教版高 中物理 必修二 7.8-机 械能守 恒定律 (共14 张PPT) 堂 练 习
多项
下列几种情况中，机械能一
定守恒的是：BC
A.做匀速直线（F合=0）运动的物 体
B.水平抛出的物体（不计空气阻力）
C.固定光滑曲面上运动的物体， 如图所示
不要把其他力不做功 理解为物体受到的合
外力为零
也不要把只有重力和 弹力做功理解为只受
跳伞重员力利和用弹降力落伞 在空中匀速下落
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用绳拉着一个物 体沿着光滑的斜 面匀速上升。
对机械能守恒条件的理解:
守 1.从做功的角度:只有重力或系统内弹力做功
恒 的
(1) 只受重力或系统内弹力
例如，抛体运动

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共25张PPT)

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共25张PPT)

的机械能，并找到这两点机械能之间的数量关系。
h1
m
A
B
h2
v1 v2
A点：
EA
=
EkA
+
EPA
=
1 2
mv12
+
mgh1
B点：
EB
= EkB
+ EPB
=
1 2
mv22
+
mgh2
根据动能定理，有
WG
=
1 2
mv22
-
1 2
mv12
又重力做功在数值上等于物体重力势能的减少量。
由以上两式可以得到
12WmGv=22
解：此过程中只有重力做功，机械能守恒，即
Ek 2 + EP2 = Ek1 + EP1
把各个状态下动能、势能的表达式代入，得
1 mv 2 = mg(l - l cos q) 2
得
说明：用牛顿运动定律无法求解！
应用机械能守恒定律解题的优点
应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑 运动的始末状态，不必考虑两个状态之间过程 的细节。如果直接用牛顿运动定律解决问题， 往往要分析过程中各个力的作用，而这些力往 往又是变化的，因此一些难以用牛顿运动定律 解决的问题，应用机械能守恒定律则易于解决。
3、动能和弹性势能可以相互转化。通过弹力做功实现。 例压缩的弹簧；射箭。
结论：通过重力或弹力做功， 机械能可以从一种形式转化成另一种形式
思考：机械能在转化过程中总量如何？
推导： 质量为m的物体自由下落过程中，经过高度h1的A 点时速度为v1，下落至高度h2的B点时速度为v2，不计空 气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在A点和B点时

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共20张PPT)

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共20张PPT)
压缩弹簧的过程，对弹簧、物体和地球这一系统
2 ．如图，把一个小球用细 线悬挂起来，就成为一个摆，
摆角为θ，忽略空气阻力，
小球运动到最低位置时的速
度多大？
3．如图所示，轻质弹簧一端
与墙相连，质量为4㎏的木块
沿光滑的水平面以ｖ0=5m/ｓ 的速度运动并压缩弹簧ｋ，
求弹簧在被压缩的过程中的
最大弹性能以及木块的速度
综上：
在只有重力或弹力做功的物体系统内， 弹簧和物体组成的系统的动能、重力 势能和弹性势能发生相互转化，机械 能总量保持不变．这叫做机械能守恒 定律（law of conservation of mechanical energy)
三、机械能守恒定律的理解
1、机械能守恒定律成立的条件：
只有重力或弹簧的弹力做功
C．重物的机械能不变
D．重物的机械能减小
小结:
机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统 内，弹簧和物体组成的系统的动能、重力势能和弹性 势能发生相互转化，机械能总量保持不变．． 机械能守恒定律成立的条件：只有重力或弹簧的弹力 做功
课后作业：
课后书面作业：课本P77问题与练习1-4题
谢谢
ｖ1=3m/ｓ时的弹簧的弹性势
能？
4．(多选)如图所示，一轻质弹簧一端固定于O点， 另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水 平 面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它 自由摆下，不计空气阻力。在重物从A点摆向最 低点B的过程中，下列说法中正确的是( )
A．重物的重力势能减小
B．重物的重力势能增大
注意： 只有重力或弹簧的弹力做功与只受重力或弹力作用 的含义不同，只受重力或弹簧的弹力作用，机械能守 恒，但机械能守恒不一定只受重力或弹簧的弹力作 用．

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共17张PPT)

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共17张PPT)

2、举例说明动能和势能可以相互 转化？
导入新课 2、动能和势能可以相互转化
导入新课
试 试 你 的 勇 气
A B
O
定律推导
1、思考题：
m
如图（1）所示，一个质量为m的物
体自由下落，经过高度为h1的A点 时速度为V1，下落到高度为h2的B点 时速度为V2，写出物体在A点和B点 时的机械能的表达式．(取地面为
例3： 一物体从高1m，长2m光滑斜面顶端滑下。 不计空气阻力，求物体滑到斜面底端速度 的大小？
h
4.4m/s
通过本节学习我们知道了
一、动能和势能的相互转化 1．动能和重力势能的相互转化． 2．动能和弹性势能的相互转化．
二、机械能守恒定律 1．内容：在只有重力或弹力做功的物体系统
内，动能和势能能够相互转化，而总的机械能保 持不变．
簧压缩后又被弹 沿着粗糙的斜面下
回来。
滑，且拉力等于摩
擦力。
机械能守恒的条件
例2. 下列几个物理过程中,机械能一定守恒的是(不
计空气阻力) ( A F )
A.物体沿光滑曲面自由下滑的过程 B.气球匀速上升的过程 C.铁球在水中下下沉的过程 D.在拉力作用下,物体沿斜面匀速上滑的过程 E.物体沿斜面加速下滑的过程 F.将物体竖直向上抛出,物体减速上升的过程
功和能的关系:
自然界中存在各种不同形式的能 量----
例如：机械能（动能和势能）， 内能，电能，化学能，核能等，各 种不同形式的能量可以相互转化； 转化过程中总能量守恒。
功是能量转化的量度
思考题：
1、什么叫机械能？用公式如何表
示？
机械能
动能
Ek

1 2
mv2

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共19张PPT)

人教版高中物理必修二第七章第八节机械能守恒定律 课件(共19张PPT)
正确的是 D
• A、重力势能和动能之和总保持不变
• B、重力势能和弹性势能之和总保持 不变
• C、动能和弹性势能之和总保持不变
• D、重力势能、弹性势能和动能之和 总保持不变
课 把一个小球用细绳悬挂
本 起来，就成为一个摆，
例 题
摆长为l，最大偏角为θ。 小球运动到最低位置时 A 的速度是多大？
lθ FT
弹性势能
动能和重力势能
演
示 实
让一小球做自由落体运动运动
验:
试分析：
1、小球受哪些力的作用？ 3、小球动能势能如何变化？
小球下落过程中，高度变小，速度增大说明重力势 能减小，动能增大，重力势能转化为了小球的动能。 那么两种能量的总和——机械能怎么变化？
大胆猜想 机械能的总量保持不变
一、动能和势能的转化
3、恰当选参考平 面，确定初状态和 末状态的机械能
mgh 0 0 1 mv2 2
2gl(1 cosθ )
机械能守恒定律解题优点
应用机械能守恒定律解题， 只需考虑过程的初、末状态，
不必考虑两个状态间过程的细 节，这是它的优点。
一、动能和势能的转化
思考：两个式子的含义？
1 2
mv22

1 2
mv12

mgh1

mgh2
……①
动能增加
△EK
重力势能减少
△EP
1 2
mv12

mgh1

1 2
mv22

mgh2
……②
初态机械能 E1
末态机械能 E2
物体只受重力 作用，动能和 重力势能可以 相互转化，而 总的机械能保 持不变。

人教版高中物理必修2-7.8 机械能守恒定律-课件(共18张PPT)

人教版高中物理必修2-7.8 机械能守恒定律-课件(共18张PPT)

呢？
二、机械能守恒定律
2、探究规律，寻找机械能不变的条件 分组讨论
设质量为m的小球做自由落体运动，经过高为h1的A点和高为h2的B点，已 知A、B两点的速度分别为v1、v2 ，分析物体在下落过程中在A、B两位置 机械能之间的数量关系。
v1
由 结 而由重 论 总动力：的能做在机定功 只 械理和 有 能得势 重 保：能 力 持变做不化功变关的。系物得体：系统WW 内GG ， 动EEk能2p 1与重EEk力1p 2势能可以相互转v化2 h，2 h1
由以上得到： E k 2 - E k 1 E p1 E p 2
（1）
假如物体还受空气
移项后得：
E k 2 E p 2 E k 1 E p 1 （2） 阻力时，机械能还 守恒吗?
二、机械能守恒定律
拓展：只有弹力做功 如图，光滑小球套在水平面上运动，压缩弹簧过程中分析能量的变化， 判断系统的机械能是否守恒
物体从B点到C点只有重力和阻力做功，根据动能定理有： W阻－mg·2R＝EkC－EkB 解得W阻＝－0.5mgR 所以物体从B点运动至C点克服阻力做的功为W＝0.5mgR. (3)物体离开轨道后做平抛运动，仅有重力做功，根据机械能守恒定律有： Ek＝EkC＋mg·2R＝2.5mgR.
【答案】 (1)3mgR (2)0.5mgR (3)2.5mgR
第七章机械能守恒定律
第8节 机械能守恒定律
教学目标
知道什么是机械能，理解物体的动能和条件；
会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机 械能守恒定律分析实际问题
勇敢者的游戏：碰鼻实验
小球摆回时会撞到他的鼻尖吗？
一、机械能
1.概念： 动能、重力势能、弹性势能统称为机械能，

高中物理(人教 必修二)7.8 机械能守恒定律 课件(共14张PPT)

高中物理(人教 必修二)7.8 机械能守恒定律 课件(共14张PPT)

组成的系统机械能守恒，C对.
丁图中小球的动能不变，势能不变，机械能守恒，D对.
答案 CD
例：只有重力和系统内部的弹力做功 (a)图，小球在摆动过程中线的拉力 不做功，如不计空气阻力，只有重力做 功，小球的机械能守恒。 (b)图，物体B沿斜面匀速下滑的过程， 物体B机械能守恒 (c)图，不计空气阻力，球在摆动过 程中，只有重力和弹簧与球间的弹力做 功，球与弹簧组成的系统机械能守恒， 但对球来说，机械能不守恒。
D．子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒
返回
解析：选BD.从子弹射木块到木块压缩至最短的 整个过程中，由于存在机械能与内能的相互转化， 所以对整个系统机械能不守恒．对子弹和木块， 除摩擦生热外，还要克服弹簧弹力做功，故机械 能也不守恒．
返回
【例题】已知小球在离桌面高 H处自由下落，桌面离地高h， 以桌面为参考平面，则小球落 地时的机械能为（ ）H A、mgh h B、mgH C、mg（H+h） D、mg（H-h）
ΔEA =－ΔEB
适用条件：只有重力做功或弹力做功的系统
应 用 机 械 能 守 恒 定 律 的 解 题 步
三、解题步骤
(1)确定研究对象(物体或系统)。
(2)对研究对象进行正确的受力分析， 判断机械能是否守恒。
(3)恰当选取参考平面，确定研究对 象在初、末状态时的机械能。 (4)选取恰当的表达式列方程求解。
1、 在距离地面20m高处以15m/s的初速度 水平抛出一小球，不计空气阻力，取g＝ 10m/s2，求小球落地速度大小?
做功之和为零，则系统的机械能守恒.
2.从能量转化角度判断
系统内只有动能、重力势能、弹性势能的相互转化，
无其他形式能量的转化，系统机械能守恒.
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mv22

mgh2
例1：分析下列情况下机械能是否守恒,
若守恒打“√”，否则打“×”
（1）物体做平抛运动
（√ ）
mg
（2）物体沿光滑圆弧下滑 （√ ） A
O
N
mg B
f
（3）跳伞运动员从空中匀速下落
（ ×）
v mg
（4）如果物体的机械能守恒，则其一定只受重力作用。(× )
例2：把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为 l
,最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低位置时 的速度是多大？
分析思考：
1、研究对象是什么？运动过程？ 2、小球机械能是否守恒？ 3、研究对象运动的初位置及末位置在哪里？
h
5.尝试用几何关系 求解图中h
物体在初、末位置的动能和重力势能分别是多少？ 4、根据机械能守恒定律怎样列方程？
解：设小球在最低点的速度为v,以小球最低点所在位置为参考平面
2.表达式： EK1 EP1 EK 2 EP2
3.适用条件：只有重力或弹力做功 （W其它=0）
问：(1)运动员从起跳至入水的过程中机械能是否守恒?说明理由 (2)若守恒，请写出机械能守恒的表达式并求出入水速率v
解：（2）以水面为参考平面，由机械能守恒定律得：
1 2
mv0 2

mgh

1 2
mv2

0
代入数据得 v 15m / s
v
机械能守恒定律
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，这就是机械能守恒定律。
3.运用机械能守恒定律解题时有哪些注意点？（许余敏）
四、合作探究
讨论：如图，小球从某一高度开始做自由落体运动，途中经过A、B两点，在 高度为h1的A处速度为v1,在高度为h2的A处速度为v2.小球在A、B两点的机械 能分别为EA、EB（选取地面为参考平面） (1)EA=______12_m__v1_2__m__g_h1_______ EB=___12__m_v_2_2 __m__g_h2_________
A O : WG 0 WT 0
（2）物块沿粗糙斜面匀速下滑
WG 0
WN 0 Wf 0
二、预习检测
2．机械能
（1）定义： 物体的动能和势能之和称为机械能，用 E 表示。 （2）表达式： E EK EP
（3）相对性：
二、预习检测
3．如图所示，质量m=50kg的跳水运动员从距水面高h=10m的跳台上 以v0=5m/s的速度斜向上起跳，最终落入水中。若忽略运动员的身高, 不计空气阻力，以水面为参考平面，取g=10m/s2。求： （1）运动员在跳台上时具有的重力势能；
(2)请用我们学过的知识推导出物体在A处的机械能和B处的机械能相等．
W总＝
1 2
mv22

1 2
mv12
①
WG＝mg(h1 h2 ) ②
W总＝WG
③
联立以上各式得：1 2
mv22

1 2
mv12

mgh1

mgh2
只有重力做功 (3)在该运动中，移什项么得力：12在m做v1功2 ？mgh1

1 2
EP mgh 代入数据得 EP 5103 J
（2）运动员起跳时的动能；
Ek

1 2
mv2
代入数据得
（3）运动员起跳时的机械能。
Ek 625 J
E 1 mv2 mgh 代入数据得 E 5625J 2
（4）运动员入水时的机械能。
E' E 5625J
三、问题提交
1.机械能守恒定律的表达式是如何推导的？ （吕晓鹏、董朝源、徐文禹、张鼎丞） 2.机械能守恒的适用条件？ （王杰、陈露、徐月华、王妍、高伟）
一、复习回顾
1.请写出动能和重力势能的表达式。
（1）动能:
Ek

1 mv2 2
（2）重力势能: EP mgh
2．动能定理的表达式是什么？
W总＝EK 2 EK1
二、预习检测
1. 请分别对小球和物块进行受力分析（不需要将力合成或分解)，并讨论各个力的做功情况。
N
f
T
v
A
C
vO
G
G
（1）小球从A点摆动至最低点O（不计阻力）
由机械能守恒定律得： 0 mgl(1 cos ) 1 mv2 0
2
解得 v 2gl(1 cos )
五、点拨提炼 机械能守恒定律
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，这就是机械能守恒定律。
2.表达式：
EK1 EP1 EK 2 EP2
3.适用条件： 只有重力或弹力做功
六、当堂巩固
1.（多选）下列情况下满足机械能守恒的是（ACD）
A.抛出的篮球在空中运动（不计空气阻力） B.物体沿粗糙斜面匀速下滑 C.细绳拴着小球在竖直平面内做圆周运动（不计空气阻力） D.系统内只有重力或弹力做功时，系统的机械量m=50kg的跳水运动员从距水面高h=10m的跳台上 以v0=5m/s的速度斜向上起跳，最终以速度v落入水中。若忽略 运动员的身高，不计空气阻力，取g=10m/s2。