高中物理 78 機(jī)械能守恒定律同課異構(gòu)課件1 新人教版必修2

1、第七章 機(jī)械能守恒定律第八節(jié) 機(jī)械能守恒定律人教版必修人教版必修2教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1、知道什么是機(jī)械能，理解物體的動(dòng)能和勢、知道什么是機(jī)械能，理解物體的動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；能可以相互轉(zhuǎn)化；2、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件；、理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和適用條件；3、會(huì)判定具體問題中機(jī)械能是否守恒，能運(yùn)、會(huì)判定具體問題中機(jī)械能是否守恒，能運(yùn)用機(jī)械能守恒定律分析實(shí)際問題用機(jī)械能守恒定律分析實(shí)際問題釋放鋼球后，學(xué)生聯(lián)系到伽利略理想實(shí)驗(yàn)中的判斷，認(rèn)釋放鋼球后，學(xué)生聯(lián)系到伽利略理想實(shí)驗(yàn)中的判斷，認(rèn)識(shí)到若無空氣阻力，應(yīng)該擺到等高處，不會(huì)碰到鼻子。識(shí)到若無空氣阻力，應(yīng)該擺到等高處，不會(huì)碰到鼻子。一

2、、導(dǎo)入新課一、導(dǎo)入新課（1）復(fù)習(xí)鞏固：）復(fù)習(xí)鞏固： 說出我們前面學(xué)過的三種功能關(guān)系說出我們前面學(xué)過的三種功能關(guān)系（2）實(shí)驗(yàn)：）實(shí)驗(yàn)： （激疑）鋼球用細(xì)繩懸起，請(qǐng)一同學(xué)（激疑）鋼球用細(xì)繩懸起，請(qǐng)一同學(xué) 靠近，靠近，將鋼球偏至同學(xué)鼻子處釋放，擺回時(shí)，觀察該同將鋼球偏至同學(xué)鼻子處釋放，擺回時(shí)，觀察該同學(xué)反應(yīng)。學(xué)反應(yīng)。一、動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化一、動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化 探究一：探究一：機(jī)械能中動(dòng)能和勢能能否相互轉(zhuǎn)化機(jī)械能中動(dòng)能和勢能能否相互轉(zhuǎn)化 力做功的過程也是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的力做功的過程也是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過程，物體的動(dòng)能和勢能總和稱為機(jī)械能。過程，物體的動(dòng)能和勢能總和

3、稱為機(jī)械能。（1 1）同學(xué)們舉出生活中的例子，說明動(dòng)能和勢能的相）同學(xué)們舉出生活中的例子，說明動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化互轉(zhuǎn)化瀑布（自由落體）：瀑布（自由落體）：過山車過山車：重力勢能動(dòng) 能蕩秋千蕩秋千：重力勢能撐桿跳高：撐桿跳高：動(dòng)能 （2）以自由落體運(yùn)動(dòng)的物體為例，從功能關(guān)系）以自由落體運(yùn)動(dòng)的物體為例，從功能關(guān)系著手，解釋動(dòng)能和勢能的變化原因。著手，解釋動(dòng)能和勢能的變化原因。根據(jù)合外力做功與動(dòng)能的關(guān)系（即動(dòng)能定理）得到根據(jù)合外力做功與動(dòng)能的關(guān)系（即動(dòng)能定理）得到 合外力即重力做正功，動(dòng)能增加；合外力即重力做正功，動(dòng)能增加；所以重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能所以重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，

4、得到重力做正功，根據(jù)重力做功與重力勢能的關(guān)系，得到重力做正功，重力勢能減少；重力勢能減少；二、機(jī)械能守恒定律二、機(jī)械能守恒定律探究二：探究二：動(dòng)能和勢能轉(zhuǎn)化的過程中機(jī)械能是否守恒動(dòng)能和勢能轉(zhuǎn)化的過程中機(jī)械能是否守恒（1）實(shí)驗(yàn)探究：）實(shí)驗(yàn)探究：如圖：一個(gè)用細(xì)線懸掛的小球從如圖：一個(gè)用細(xì)線懸掛的小球從a點(diǎn)開始擺點(diǎn)開始擺動(dòng)。記住它向右能夠達(dá)到的最大高度。動(dòng)。記住它向右能夠達(dá)到的最大高度。然后一把直尺在然后一把直尺在p點(diǎn)擋住擺線，看一看這種點(diǎn)擋住擺線，看一看這種情況下小球所能達(dá)到的最大高度。情況下小球所能達(dá)到的最大高度。你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？ 小球擺動(dòng)過程中總能達(dá)到原來高

5、度，好像小球擺動(dòng)過程中總能達(dá)到原來高度，好像“記得記得”自自己原來的高度，說明在擺動(dòng)過程中有一個(gè)物理量是保持不己原來的高度，說明在擺動(dòng)過程中有一個(gè)物理量是保持不變的，是什么呢？變的，是什么呢？重力勢能與動(dòng)能的總和保持不變，也就是機(jī)械能保持不變重力勢能與動(dòng)能的總和保持不變，也就是機(jī)械能保持不變ap研究方法研究方法：探究物理規(guī)律時(shí)，應(yīng)該是由簡單到復(fù)雜，逐步深入，探究物理規(guī)律時(shí)，應(yīng)該是由簡單到復(fù)雜，逐步深入，先對(duì)簡單的物理現(xiàn)象進(jìn)行探究，然后加以推廣深化。先對(duì)簡單的物理現(xiàn)象進(jìn)行探究，然后加以推廣深化。情景設(shè)置：質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體自由下落過程中經(jīng)過高度的物體自由下落過程中經(jīng)過高度h1 的的a點(diǎn)速度點(diǎn)速

6、度v1，高度，高度h2的的b點(diǎn)時(shí)速度為點(diǎn)時(shí)速度為v2，不計(jì)空氣阻，不計(jì)空氣阻 力，分析力，分析a、b兩位置的機(jī)械能的關(guān)系。兩位置的機(jī)械能的關(guān)系。 由動(dòng)能定理由動(dòng)能定理 wg=mv22/2-mv12/2= ek2-ek1 又又 wg=mgh1-mgh2 = ep1-ep2 得到得到 ek2-ek1=ep1-ep2 移項(xiàng)后，得移項(xiàng)后，得 ep2+ek2 = ep1+ek1 即即 e2= e1由于由于a，b是任意選擇的，所以在整個(gè)過程中機(jī)械能守恒。是任意選擇的，所以在整個(gè)過程中機(jī)械能守恒。得出結(jié)論：得出結(jié)論：自由下落過程物體機(jī)械能守恒自由下落過程物體機(jī)械能守恒（2）理論分析：）理論分析：探究三：機(jī)械

7、能守恒是否有條件探究三：機(jī)械能守恒是否有條件舉例分析：舉例分析：分析如下情況機(jī)械能是否守恒分析如下情況機(jī)械能是否守恒例（例（1） 物體沿光滑斜面下滑物體沿光滑斜面下滑 2121wg=mv22-mv12 wg=mgh1-mgh2 21mv22 21mv12 mgh1mgh2 =21mv22 21mv12 mgh1mgh2 =+機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒 例（例（2）探究二中例題計(jì)空氣阻力時(shí)）探究二中例題計(jì)空氣阻力時(shí)21mv22 21mv12 wgwf =wg=mgh1-mgh2 mgh1mgh2 21mv22 21mv12 wf=機(jī)械能不守恒機(jī)械能不守恒 結(jié)論：只有重力做功時(shí)，總機(jī)械能守恒結(jié)論：只有重

8、力做功時(shí)，總機(jī)械能守恒mgh2 wf21mv22 =21mv12 mgh1拓展分析：拓展分析：只有彈力做功時(shí)，能量如何變化，只有彈力做功時(shí)，能量如何變化，機(jī)械能是否守恒（注意研究對(duì)象）機(jī)械能是否守恒（注意研究對(duì)象）如圖，光滑小球套在水平桿上運(yùn)動(dòng)，如圖，光滑小球套在水平桿上運(yùn)動(dòng)，c為原長處，為原長處，從從a到到b過程中分析能量的變化，判定機(jī)械能是過程中分析能量的變化，判定機(jī)械能是否守恒否守恒分析分析 ： wf= ek2-ek1 又又 wf= ep1-ep2則則 ek2-ek1 = ep1-ep2即即 ep2+ek2=ep1+ek1注意：彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能注意：彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為物體

9、的動(dòng)能結(jié)論：結(jié)論： 只有彈力做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒（注意是系統(tǒng)）只有彈力做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒（注意是系統(tǒng)） 機(jī)械能守恒的條件為系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。機(jī)械能守恒的條件為系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。深入理解：深入理解：對(duì)守恒條件的理解下列說法正確嗎？對(duì)守恒條件的理解下列說法正確嗎？（1）只有重力（或彈力）做功意思是物體只受重力或）只有重力（或彈力）做功意思是物體只受重力或彈力，不受其它力彈力，不受其它力（2）只有重力（或彈力）做功意思是除重力（或彈力）只有重力（或彈力）做功意思是除重力（或彈力）其它力都不做功其它力都不做功得出結(jié)論：得出結(jié)論：1、內(nèi)容：、內(nèi)容：在只有重力和彈力做功的物體

10、系統(tǒng)在只有重力和彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能內(nèi)，動(dòng)能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變保持不變2、條件：、條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。系統(tǒng)內(nèi)只有重力（或彈力）做功。3、表達(dá)式：、表達(dá)式： ep2+ek2=ep1+ek1 （ e2= e1）機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律問題分析：問題分析：一小球在真空中下落，有一質(zhì)量相同的小一小球在真空中下落，有一質(zhì)量相同的小球在粘滯性較大的液體中勻速下落，它們都因高度為球在粘滯性較大的液體中勻速下落，它們都因高度為h1的地方下落到的地方下落到h2的地方，在兩種情況下，重力所的地方，在兩種情況下，重力所做的功相等嗎？重力

11、勢能各轉(zhuǎn)化為什么形式的能？機(jī)做的功相等嗎？重力勢能各轉(zhuǎn)化為什么形式的能？機(jī)械能守恒嗎？械能守恒嗎？探究四：書本中的思考與討論：探究四：書本中的思考與討論：答案：答案：重力所做的功相等，第一種情況重力勢能轉(zhuǎn)化重力所做的功相等，第一種情況重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒。第一種情況重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)為動(dòng)能，機(jī)械能守恒。第一種情況重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能，機(jī)械能不守恒。能和內(nèi)能，機(jī)械能不守恒。從能量轉(zhuǎn)化角度判定從能量轉(zhuǎn)化角度判定拓展思考：拓展思考：1、能的變化對(duì)應(yīng)什么力做功。、能的變化對(duì)應(yīng)什么力做功。除重力外的其它力做功等于機(jī)械能的變化除重力外的其它力做功等于機(jī)械能的變化2、有其它方法判定機(jī)械能是否守恒

12、嗎？、有其它方法判定機(jī)械能是否守恒嗎？探究五：探究五：探究機(jī)械能守恒定律解題的解題步驟及優(yōu)點(diǎn)探究機(jī)械能守恒定律解題的解題步驟及優(yōu)點(diǎn)例題：把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來，就成為一個(gè)擺（如例題：把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來，就成為一個(gè)擺（如圖），擺長為圖），擺長為l ,最大偏角為最大偏角為。小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)。小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？的速度是多大？三、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用三、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用分析：分析：1、小球受幾個(gè)力，做功情況怎樣？、小球受幾個(gè)力，做功情況怎樣？2、小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒嗎？、小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒嗎？3、選取什么方法求解，能用前面學(xué)過的、選取什么方法求解，能用前面學(xué)過

13、的牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解嗎？牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解嗎？4、列公式求解前要注意什么？、列公式求解前要注意什么？ （過程見課本）（過程見課本）alco對(duì)比總結(jié)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)比總結(jié)優(yōu)點(diǎn)： 機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，機(jī)械能守恒定律不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律方便；應(yīng)用機(jī)械能守恒定用它來處理問題要比牛頓定律方便；應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題，只需考慮運(yùn)動(dòng)的始末狀態(tài)，不必考慮兩個(gè)律解決問題，只需考慮運(yùn)動(dòng)的始末狀態(tài)，不必考慮兩個(gè)狀態(tài)之間過程的細(xì)節(jié)。因此一些難以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解狀態(tài)之間過程的細(xì)節(jié)。因此一些難以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的問題，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律則易

14、于解決。決的問題，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律則易于解決?？偨Y(jié)解題的方法和步驟：總結(jié)解題的方法和步驟： 選取研究對(duì)象選取研究對(duì)象 根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力，做根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行受力，做功分析，判斷機(jī)械能是否守恒功分析，判斷機(jī)械能是否守恒 恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在過程的初恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在過程的初末時(shí)刻的機(jī)械能末時(shí)刻的機(jī)械能 根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1、一輛小車靜止在光滑的水平面上，小車立柱上固定、一輛小車靜止在光滑的水平面上，小車立柱上固定一條長為一條長為l，拴有小球的細(xì)繩，拴有小球的細(xì)

15、繩.小球由與懸點(diǎn)在同一水平小球由與懸點(diǎn)在同一水平面處釋放面處釋放.如下圖所示，小球在擺動(dòng)的過程中，不計(jì)阻如下圖所示，小球在擺動(dòng)的過程中，不計(jì)阻力，則下列說法中正確的是力，則下列說法中正確的是 ( ) a.小小 球的機(jī)械能守恒球的機(jī)械能守恒b.小球的機(jī)械能不守恒小球的機(jī)械能不守恒c.小球和小車的總機(jī)械能守恒小球和小車的總機(jī)械能守恒d.小球和小車的總機(jī)械能不守恒小球和小車的總機(jī)械能不守恒bc2、如圖，一子彈以水平速度射入木塊并留在其中，再、如圖，一子彈以水平速度射入木塊并留在其中，再與木塊一起共同擺到最大高度的過程中，下列說法正與木塊一起共同擺到最大高度的過程中，下列說法正確的是確的是 （ ）a、

16、子彈的機(jī)械能守恒。、子彈的機(jī)械能守恒。b、木塊的機(jī)械能守恒。、木塊的機(jī)械能守恒。c、子彈和木塊的總機(jī)械能守恒。、子彈和木塊的總機(jī)械能守恒。d、以上說法都不對(duì)、以上說法都不對(duì)d1、子彈射中木塊的過程機(jī)械能不守恒、子彈射中木塊的過程機(jī)械能不守恒2、整體從最低位置擺到最高位置的過程機(jī)械能守恒、整體從最低位置擺到最高位置的過程機(jī)械能守恒機(jī)械能條件機(jī)械能條件: :除除重力做功重力做功或彈簧或彈簧彈力做功外，內(nèi)力做功的代數(shù)和彈力做功外，內(nèi)力做功的代數(shù)和為零。為零。3 3、如圖，長度相同的三根輕桿構(gòu)成一個(gè)正三角形支架，、如圖，長度相同的三根輕桿構(gòu)成一個(gè)正三角形支架，在在a a處固定質(zhì)量為處固定質(zhì)量為2m2m的小球；的小球；b b處固定質(zhì)量為處固定質(zhì)量為m m的小球，支的小球，支架懸掛在架懸掛在o o點(diǎn)，可繞過點(diǎn)，可繞過o o點(diǎn)與支架所在平面相垂直的固定軸點(diǎn)與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng). .開始時(shí)開始時(shí)obob與