高等教育出版社中等职业学校通用物理 第二章 机械能
第三节 势能 机械能守恒定律
松原市教育学院 张冬凌
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势能 机械能守恒定律
生活在现代化的我们，如果停电了就什么都干不了，完全抓 瞎了，上不了网、看不了电视、煮不了饭，可见，电对我们 来说是多么的重要。如今能源越来越紧张，那我们怎样才能 得到可持续的能源呢？
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这个实验表明，小球在摆动的过程中，重力势能和动能发生 了转化，而它们的总量保持不变。
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一个质量为m自由下落的物体，从高度为h1的A点下落到高 度为h2的B点，速度从v1增加到v2，如右图所示。在此过程 中，物体的重力势能减少了，而动能增加了。可以证明，物 体的重力势能减少的量等于动能增加的量，动能与重力势能 之和保持不变。用公式可表示为：
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Ep — 物体的重力势能，单位：焦（J）
即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积． H是一个相对值，先选定某个水平面的高度为零， 那么物体在这个水平面的重力势能也是零，这个 水平面叫做重力势能的零势面。 一般不加说明是以地面或题目中的最 低点所在的平面作为零势能参考面。ຫໍສະໝຸດ Your site here
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故事坊
势能 机械能守恒定律
二十世纪最伟大的科学家 爱因斯坦
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举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦 热爱科学，也热爱人类。他没有因为埋头于科学研究而把自己置于社会 之外，一直关心着人类的文明和进步，并为之顽强、勇敢地战斗。
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因为他的相对论深刻地改变了人类对于时空、 运动、物质、引力的认识，极大地推动了文明 的进程。他的“理论自由创造、实证判决理论 ”的方法论以及他对对称性、简单性、优美性 的推崇，都强烈地影响到后来科学家的思考方 式。
阅读《爱因斯坦自传》 写读后感，爱因斯坦是怎样取 得这么多科学发明的？这种精 神对你的启发。
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解：机械能守恒的条件是：物体在运动中，只有重力或 弹力做功。依照此条件下分析，A、B、D三个图中木块 的机械能是不守恒，C图中木块机械能守恒。
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课后作业：
一、动手做一做：
用自己的课本做如下试验
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E机=Ep+Ek
W Ek2 Ek1
Ep1 Ep 2 Ek 2 Ek1 Ep1 Ek1 Ep 2 Ek 2
根据动能定理，有
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例题：木块均在固定的斜面上运动，图A、B、D中的 斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的。图A、B中的 F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B 、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动，在 这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是哪一个？
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在自由落体运动中，只有重力做功，动能与重力势能可 以互相转化，而总的机械能保持不变。在各种抛体运动 中，如果忽略空气阻力，物体的总机械能也保持不变。 物体在光滑斜面上运动，如右图所示，虽然物体受重 力和支持力的作用，但支持力对物体不做功，只有重 力做功。可以证明，在此过程中物体的机械能也保持 不变。
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Ep — 物体的重力势能，单位：焦（J）
即：物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积． H是一个相对值，先选定某个水平面的高度为零， 那么物体在这个水平面的重力势能也是零，这个 水平面叫做重力势能的零势面。 一般不加说明是以地面或题目中的最 低点所在的平面作为零势能参考面。
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遗憾有3点：
1、课堂上出现的任何问题都要给学生明确的答复，对动态生 成的课堂准备不足。 2、机械能的数学表达式，哪种形式都可以，不能太死。 3、 建模的能力培养，在本节课没有很好地体现出来。
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我的感悟：
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我很幸运---成为了我梦寐以求的老师，我热爱这份工作，我喜欢 和孩子在一起探索科学的真谛。 我很感动---因为我的同事们都在真心帮助我，学生很喜欢我，看 到学生那一张张笑脸和蓬勃向上的精神，再苦再累我也心甘。 我很幸福---感受到和谐友爱的温暖，教学带给成功的体验，个人 生命价值的体现。 我很紧迫---自身有很多不足，我知道今后朝什么方向努力，在业 务水平、人文素养、品德修养等方面都相差很多，急需加强学习， 一定抓紧时间多听课，挤出时间多读书，尽快提高自身素质。
1 同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉 • • • 2 不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉 • • • 探究得到的结论：1、与高度有关 二、认真想一想： 2、与质量有关
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按照机械能守恒定律，在同一高度以相同的初速度自 由下落的物体，落地 时速度相同。可是，一片羽毛和一个铁球在同一高度 以相同的初速度自由 下落时，落地速度却相差很大，这是为什么？
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三峡水力发电站为什么要 修那么高的大坝？
打桩机的重锤从高处落下 时，为什么能把水泥柱打 进地里?
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势能 机械能守恒定律
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2.弹簧的弹性势能的表达式： EP=1/2KL2 (1)一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零
(2)L为弹簧的伸长量或压缩量
(3)L , EP具有相对性 3.弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
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（1）弹簧弹力做正功，弹性势能减少 （2）弹簧弹力做负功，弹性势能增加 （3）表达式
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我们已学习了功和功率、动能和动能定理，这节课我们学习 势能、重力势能、弹性势能、机械能守恒定律，以及这些不同形 式的能是如何进行相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们 的总量是否发生变化？这节课我们就来探究这方面的问题。 一、势能 水从高处向下流、打桩锤由高处下落都具有一定的能量， 这种由物体间相对位置决定的能称为势能，势能是属于物体系 共有的能量，通常说一个物体的势能，实际上是一种简略的说 法。势能是一个相对量。选择不同的势能零点，势能的数值一 般是不同的。 势能的相对性：势能是标量．正、负表示大小，在参考面上 方的物体的高度是正值，重力势能也是正值；在参考面下方的 物体的高度是负值，重力势能也是负值。参考平面的选取是任 意的 . 在力学中我们学过的势能有重力势能和弹性势能
物体竖直下落
m
A
m
θ
A
h
h1
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B
h1
h
L
C
h2
h2
wG mgh
mgh1 mgh2
WG mgl cos
mgh
mgh1 mgh2
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势能 机械能守恒定律
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物体从A落到B的过程中,重力做功
A Δh B h1 h2
重力做功与路径无关,只跟始末位置的高度差有关 可见,重力做的功等于“mgh”这个量的变化.在物理学中， “mgh”是一个由特殊意义的物理量.就用这个物理量表示物体 的重力势能。 WG=mg△h=mg(h1 - h2) =mgh1 - mgh2
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三、弹性势能
势能 机械能守恒定律
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1.定义： 发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能。 任何发生形变的物体都具有弹性势能。在弹性限度内，物体的形变越大弹性 势能也越大。
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势能 机械能守恒定律
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二、重力势能
1. 定义：物体由于被举高而具有的能量（地球上的物体具有的与它高度有关的 能量）
2. 表达式 ： Ep = mgh
m — 物体的质量，单位：千克（kg） g — 重力加速度，单位：米／秒2（m／s2） h —物体的高度，单位：米（m）
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演示实验
演示实验
实验现象：同一 砝码下落的高度越高， 使木板下陷的深度越
深。不同质量的砝码
从同一高度自由落下， 质量越大的砝码，使
木板下陷的深度越深。
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势能 机械能守恒定律
物体沿斜线运动
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重力做功的特点：