8.4.1 机械能守恒定律的推导 课件 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件围绕机械能守恒定律，以伽利略斜面实验为导入，从能量概念出发，通过动能势能转化推导定律，重点讲解守恒判据及应用，构建“实验-概念-推导-判据-应用”的递进式学习支架。 亮点在于实验导入渗透科学探究，推导过程强化科学推理，判据通过做功条件、能量转化及反例辨析培养科学论证，典例结合轻杆、弹簧系统等模型深化能量观念，助力学生理解守恒本质，教师教学更具系统性与针对性。

8.4.1 机械能守恒定律 01 伽利略斜面实验 02 机械能守恒定律的推导 03 机械能守恒的判据 04 判据应用 本课要点 01. 伽利略斜面实验 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 伽利略理想斜面实验 透过现象看清本质 　 实验表明：光滑斜面上的小球在运动过程中好像“记得 ”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。 后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。 （变化） （不变） 01. 动能的概念 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 动能与重力势能相互转化 动能与弹性势能相互转化 动能与重力势能、弹性势能相互转化 机械能：物体具有的动能和势能之和。 02. 机械能守恒定律的推导 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 综上所述可知：只有重力、弹力做功，动能和势能在系统内相互转化。 弹力对小球做功：W弹=-ΔEp=Ep1弹-Ep2弹 对小球有动能定理可得：WG+W弹=Ek2-Ek1 重力对小球做功：WG=-ΔEp=Ep1-Ep2 Ep2+Ep2弹+Ek2=Ep1+Ep1弹+Ek1 即：Ep2+Ek2=Ep1+Ek1 在小球上下运动的任意过程中： 03. 机械能守恒的判据 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 1.机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 2.判断机械能守恒的三条判据 (1)做功条件分析法：若物体或系统只有重力(或弹力)做功，而其他力不做功，或其他力做功的代数和为零，机械能守恒。 (2)能量转化分析法：若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的转移，机械能也没有转化成其他形式的能(如没有内能增加)，则系统的机械能守恒。 (3)对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒。 03. 机械能守恒的判据 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． (1)做功条件分析法 对“只有重力或弹力做功”的理解 （1）在条件“只有重力或弹力做功”中的“弹力”指的是像弹簧一类发生弹性形变而产生的弹力，不包含像支持力、绳的拉力之类的弹力。 （2）“只有重力或弹力做功”可能有以下三种情况： ①物体只受重力或弹力作用； ②除重力和弹力外，其他力不做功； ③除重力和弹力外，其他力做功的代数和为零。 03. 机械能守恒的判据 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 下图为一端固定有小球的轻杆,从右偏上30°角释放后绕光滑铰链摆动 请判断下面情景中小球是否机械能守恒 N G N G 弹力N始终沿杆，不做功 只有重力G做功 小球机械能守恒 03. 机械能守恒的判据 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 合力为零的物体或系统机械能一定守恒吗？ 力F拉物体匀速上升 G N 拉力F做功 弹力N不做功 小球机械能不守恒 m与M及M与地面间接触光滑，同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2将两物体向两边拉动 合力为零 系统合外力为零 力F1做正功 力F2做正功 系统的机械能不守恒 判断机械能守恒的条件关注的是“功”，而不是“合力”。 03. 机械能守恒的判据 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 光滑水平面上A、B两小车在轻弹簧的作用下被弹开。 （2）能量转化分析法：若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的转移，机械能也没有转化成其他形式的能(如没有内能增加)，则系统的机械能守恒。 小球从A点摆到B ，不计空气阻力。 两车和弹簧组成的系统机械能守恒 小球和弹簧组成的系统机械能守恒 03. 机械能守恒的判据 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 光滑水平面上A、B两小车在轻弹簧的作用下被弹开。 （2）能量转化分析法：若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的转移，机械能也没有转化成其他形式的能(如没有内能增加)，则系统的机械能守恒。 小球从A点摆到B ，不计空气阻力。 A车、B车机械能不守恒 弹簧机械能不守恒 弹簧机械能不守恒 小球机械能不守恒 03. 机械能守恒的判据 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 请判断下列情景中小球组成的系统是否机械能守恒 下图为末端固定有小球的轻质直角架,释放后绕通过直角顶点的固定轴O无摩擦转动。 下图两球用轻质杆相连,杆上O点有一光滑固定转轴，在B球由水平位置顺时针摆动到最低位置。 机械能守恒 04. 判据应用 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小． 典例：如图所示，细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m，且M>m，不计摩擦，系统由静止开始运动过程中 (　　) A．M、m各自的机械能分别守恒 B．M减少的机械能等于m增加的机械能 C．M减少的重力势能等于m增加的重力势能 D．M和m组成的系统机械能守恒 BD 单独分析M和m 除重力外，绳子拉力也做功 M、m各自的机械能不守恒 以M和m为研究对象 除重力外，绳子拉力对M和m做功代数和为零 M、m组成的系统机械能守恒 WELCOME! 三多物理 多练习★多积累★多纠错 $