《高中物理 21《能量守恒定律》課件 新人教版選修12》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 21《能量守恒定律》課件 新人教版選修12（28頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2.1能量守恒定律教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與能力：知識(shí)與能力： （1）理解量守恒定律，能列舉出量守恒定律的實(shí)例； （2）理解“永動(dòng)機(jī)”不能實(shí)現(xiàn)的原理。 （）讓學(xué)生初步學(xué)會(huì)運(yùn)用量守恒定律計(jì)算一些簡(jiǎn)單的內(nèi)能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的問(wèn)題。 （）量守恒定律是自然科學(xué)的基本定律之一，應(yīng)用量守恒的觀點(diǎn)來(lái)分析物理現(xiàn)象、解決物理問(wèn)題是很重要的物理思維方法。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1重點(diǎn)內(nèi)容是量守恒定律，強(qiáng)調(diào)量守恒定律是自然科學(xué)中最基本定律。 學(xué)習(xí)運(yùn)用量守恒原理計(jì)算一些物理習(xí)題。 2運(yùn)用量守恒定律對(duì)具體的自然現(xiàn)象進(jìn)行分析，說(shuō)明能是怎樣轉(zhuǎn)化的，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是有難度的。 三、教三、教 具具 幻燈、幻燈片，其內(nèi)
2、容是： 1反映電能、機(jī)械能、化學(xué)能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例插圖。 2反映自然界各種形式能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例插圖。 3歷史上有人設(shè)計(jì)的“永動(dòng)機(jī)”插圖。 對(duì)與一個(gè)與自然界對(duì)與一個(gè)與自然界無(wú)無(wú)任何聯(lián)系的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)任何聯(lián)系的系統(tǒng)來(lái)說(shuō), 系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)各種形式的能量是內(nèi)各種形式的能量是可以可以相互轉(zhuǎn)換的，但是不論如何相互轉(zhuǎn)換的，但是不論如何轉(zhuǎn)換，能量既轉(zhuǎn)換，能量既不能產(chǎn)生不能產(chǎn)生，也不能消滅，這一結(jié)論叫做，也不能消滅，這一結(jié)論叫做能量守恒定律能量守恒定律 .教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程 一一 能量守恒定律能量守恒定律 邁爾邁爾 焦耳焦耳 亥姆霍茲亥姆霍茲 1.定義定義 力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所作的功為力在質(zhì)點(diǎn)位移方向的力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所作的功為力在質(zhì)
3、點(diǎn)位移方向的分量與位移大小的乘積分量與位移大小的乘積 . （功是標(biāo)量，過(guò)程量）功是標(biāo)量，過(guò)程量）0d,900WrFWdcosd0d,18090WrFd二二 功功 0dd90WrFFrdiFirdB*i1dr*1A1F力的力的空間累積空間累積效應(yīng)效應(yīng): WrF ，動(dòng)能定理動(dòng)能定理.對(duì)對(duì) 積累積累BABArFrFWdcosd 合力的功合力的功 = 分力的功的代數(shù)和分力的功的代數(shù)和 iiiiWrFrFWddzFyFxFWzyxdddzyxWWWWcosFArBrrdro 變力的功變力的功rFWddkzjyixrddddkFjFiFFzyx 功的大小與參照系有關(guān)功的大小與參照系有關(guān)mN1J1 功的單位
4、功的單位tWP 平均功率平均功率 瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率vFtWtWPtddlim0cosvFP 功率的單位功率的單位 （瓦特）瓦特）W10kW131sJ1W1下列各物理量中，與參照系有關(guān)的物理量下列各物理量中，與參照系有關(guān)的物理量是哪些？是哪些？ （不考慮相對(duì)論效應(yīng)）（不考慮相對(duì)論效應(yīng)） 1）質(zhì)量質(zhì)量 2）動(dòng)量動(dòng)量 3）沖量沖量 4）動(dòng)能動(dòng)能 5）勢(shì)能勢(shì)能 6） 功功討討 論論答：答：動(dòng)量、動(dòng)能、功動(dòng)量、動(dòng)能、功 .0dzmgWkzj yi xrdddd)(ABmgzmgz kmgFzmgrFWBAzzBAdd ABAzBzmgoxyz1） 重力作功重力作功2 2 保守力作功的計(jì)算保守力作功的計(jì)算
5、 0d xkxWikxFBABAxxxxxkxxFWdd)2121(22ABkxkxWAxBxFxo2） 彈性力作功彈性力作功rrmmGF2BArrrmmGrFWdd23 3） 萬(wàn)有引力作功萬(wàn)有引力作功以以 為參考系，為參考系， 的的位置矢量為位置矢量為 . rmm)(tr)d(ttr rdmOmAB對(duì)對(duì) 的萬(wàn)有引力為的萬(wàn)有引力為mmm由由 點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到 點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí) 作功為作功為 FAB)()(ABrmmGrmmGWBArrrrmmGWd2BArrrmmGrFWdd2dr)(tr)d(ttr rdmOmAB)(tr)d(ttrrd0d2rrmmGWcos|1rdrdr 保守力保守力: 力所作
6、的功與路徑無(wú)關(guān)力所作的功與路徑無(wú)關(guān)，僅決定于相，僅決定于相互作用質(zhì)點(diǎn)的互作用質(zhì)點(diǎn)的始末始末相對(duì)相對(duì)位置位置 .3 保守力和非保守力保守力和非保守力)2121(22ABkxkxW)()(ABrmmGrmmGW)(ABmgzmgzW重力功重力功彈力功彈力功引力功引力功ABCD非保守力非保守力: 力所作的功與路徑有關(guān)力所作的功與路徑有關(guān) .（例如（例如摩擦摩擦力）力） 物體沿物體沿閉合閉合路徑運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng) 一周時(shí)一周時(shí), 保守力對(duì)它所作的功等于零保守力對(duì)它所作的功等于零 .0d lrFABCDADBACBrFrFd d 三三 勢(shì)能勢(shì)能 勢(shì)能勢(shì)能 與物體間相互作用及相對(duì)位置有關(guān)的能量與物體間相互作用及
7、相對(duì)位置有關(guān)的能量 . P1p2p)(EEEW 保守力的功保守力的功彈性彈性勢(shì)能勢(shì)能2p21kxE引力引力勢(shì)能勢(shì)能rmmGEp重力重力勢(shì)能勢(shì)能mgzE p)2121(22ABkxkxW彈力彈力功功)()(ABrmmGrmmGW引力引力功功)(ABmgzmgzW重力重力功功 勢(shì)能具有勢(shì)能具有相對(duì)相對(duì)性，勢(shì)能性，勢(shì)能大小大小與勢(shì)能與勢(shì)能零點(diǎn)零點(diǎn)的選取的選取有關(guān)有關(guān) .),(ppzyxEE 勢(shì)能是勢(shì)能是狀態(tài)狀態(tài)函數(shù)函數(shù)0),(pp0d),(EzyxrFzyxE00pE令令 勢(shì)能是屬于勢(shì)能是屬于系統(tǒng)系統(tǒng)的的 .討論討論 勢(shì)能計(jì)算勢(shì)能計(jì)算pp0p)(EEEW1 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理2122212
8、1vvmm)()(dvmdvrddtvmdrFW 動(dòng)能定理動(dòng)能定理k1k2EEW 合合外力對(duì)外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)所作的功所作的功,等于質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的等于質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的增量增量 . 功和動(dòng)能都與功和動(dòng)能都與 參考系參考系有關(guān)；動(dòng)能定理有關(guān)；動(dòng)能定理僅適用于僅適用于慣性系慣性系 .注意注意四四 動(dòng)能定理動(dòng)能定理 功能原理功能原理dvvdcos|cos|vdv21dvvvvm質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理 質(zhì)點(diǎn)系質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理動(dòng)能定理 0kkinexEEWW1m2mimexiFiniF內(nèi)力可以改變質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能內(nèi)力可以改變質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能注意注意內(nèi)力功內(nèi)力功外力功外力功0kk0kkinexEEEEWWiiiiiiii
9、 對(duì)質(zhì)點(diǎn)系，有對(duì)質(zhì)點(diǎn)系，有0kkinexiiiiEEWW 對(duì)第對(duì)第 個(gè)質(zhì)點(diǎn)，有個(gè)質(zhì)點(diǎn)，有i)()(0p0kpkinncexEEEEWW機(jī)械能機(jī)械能pkEEE質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理 0kkinexEEWW非保守非保守力的功力的功inncincininWWWWii)()(0pp0ppincEEEEWiiii0inncexEEWW 質(zhì)點(diǎn)系的功能原理質(zhì)點(diǎn)系的功能原理 質(zhì)點(diǎn)系機(jī)械能的增量等于質(zhì)點(diǎn)系機(jī)械能的增量等于外力和非保守內(nèi)力作功之和外力和非保守內(nèi)力作功之和 . 2 2 功能原理功能原理pkEE)(0pp0kkEEEE當(dāng)當(dāng)0inncexWW0EE 時(shí)，時(shí)，有有)()(0p0kpkinncexEE
10、EEWW 功能原理功能原理3 3 機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律 機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律 只有保守內(nèi)力作功的情況下，只有保守內(nèi)力作功的情況下，質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能保持不變質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能保持不變 . 守恒定律的守恒定律的意義意義 不究過(guò)程細(xì)節(jié)而能對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)下結(jié)論，這是不究過(guò)程細(xì)節(jié)而能對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)下結(jié)論，這是各個(gè)守恒定律的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)各個(gè)守恒定律的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) . 如圖的系統(tǒng)，物體如圖的系統(tǒng)，物體 A，B 置于光滑的桌面上，置于光滑的桌面上，物體物體 A 和和 C, B 和和 D 之間摩擦因數(shù)均不為零，首之間摩擦因數(shù)均不為零，首先用外力沿水平方向相向推壓先用外力沿水平方向相向推壓 A 和和 B， 使彈
11、簧壓使彈簧壓縮，后拆除外力，縮，后拆除外力， 則則 A 和和 B 彈開(kāi)過(guò)程中，彈開(kāi)過(guò)程中， 對(duì)對(duì) A、B、C、D 組成的系統(tǒng)組成的系統(tǒng) 討論討論（A）動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒）動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒 . （B）動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒）動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒 . （C）動(dòng)量不守恒，機(jī)械能不守恒）動(dòng)量不守恒，機(jī)械能不守恒 . （D）動(dòng)量守恒，機(jī)械能不一定守恒）動(dòng)量守恒，機(jī)械能不一定守恒 .DBCADBCAddddttrFsFrFWddMW 21dMW力矩的功力矩的功1 力矩作功力矩作功 力的空間累積效應(yīng)力的空間累積效應(yīng) 力的功力的功,動(dòng)能動(dòng)能,動(dòng)能定理動(dòng)能定理.力矩的空間累積效應(yīng)力矩的空間累積效應(yīng) 力矩
12、的功力矩的功,轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,動(dòng)能定理動(dòng)能定理.MtMtWPdddd2 力矩的功率力矩的功率orvFxvFoxrtFrdd五五 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理21222121d21JJMW三三 轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能221iiikmEv四四 剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理21dMW 合外力矩對(duì)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體所作的功等于剛體合外力矩對(duì)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體所作的功等于剛體轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的增量轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的增量 .22221)(21Jrmiii2111ddddJtJvovoompTR圓圓錐錐擺擺子子彈彈擊擊入入桿桿ov以子彈和桿為系統(tǒng)以子彈和桿為系統(tǒng)機(jī)械能機(jī)械能不不守恒守恒 .角動(dòng)量守恒；角
13、動(dòng)量守恒；動(dòng)量動(dòng)量不不守恒；守恒；以子彈和沙袋為系統(tǒng)以子彈和沙袋為系統(tǒng)動(dòng)量守恒；動(dòng)量守恒；角動(dòng)量守恒；角動(dòng)量守恒；機(jī)械能機(jī)械能不不守恒守恒 .圓錐擺系統(tǒng)圓錐擺系統(tǒng)動(dòng)量動(dòng)量不不守恒；守恒；角動(dòng)量守恒；角動(dòng)量守恒；機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒 .討討 論論子子彈彈擊擊入入沙沙袋袋細(xì)細(xì)繩繩質(zhì)質(zhì)量量不不計(jì)計(jì)例：例：一根質(zhì)量為一根質(zhì)量為M，長(zhǎng)為，長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻細(xì)棒的均勻細(xì)棒OA，可，可繞通過(guò)其一端的光滑軸繞通過(guò)其一端的光滑軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使棒從水平位置開(kāi)始自由下擺，求細(xì)棒擺到豎使棒從水平位置開(kāi)始自由下擺，求細(xì)棒擺到豎直位置進(jìn)其中心點(diǎn)直位置進(jìn)其中心點(diǎn)C和端點(diǎn)和端點(diǎn)A的速度。的速度。olmvc
14、A質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度速度角速度角速度加速度加速度角加速度角加速度力力力矩力矩質(zhì)量質(zhì)量 m轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 動(dòng)量動(dòng)量角動(dòng)量角動(dòng)量牛頓定律牛頓定律轉(zhuǎn)動(dòng)定律轉(zhuǎn)動(dòng)定律質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)照質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)照dtrdv/dtd/vmPdtd/FMdmrJ2JL dtvda/amFdtPdFamFdtPdF質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)量定理動(dòng)量定理角動(dòng)量定理角動(dòng)量定理動(dòng)能動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能功功力矩的功力矩的功動(dòng)能定理動(dòng)能定理轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理12JJdtM12vmvmdtF221mv221JrdFWdMW21222121vvmmW21222121JJW作業(yè)：作業(yè)：預(yù)習(xí)題：預(yù)習(xí)題：略略3. 伽利略變換與洛侖茲變換的區(qū)別與聯(lián)系？伽利略變換與洛侖茲變換的區(qū)別與聯(lián)系？1. 經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀？經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀？2. 愛(ài)因斯坦的兩個(gè)基本假設(shè)？愛(ài)因斯坦的兩個(gè)基本假設(shè)？
高中物理 21《能量守恒定律》課件 新人教版選修12
