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

该高中物理课件聚焦“机械能守恒定律”，通过“追寻守恒量”实验导入，引导学生从动能与势能转化切入，结合自学标记疑难、小组讨论辨析的学习支架，衔接动能、势能概念，构建完整知识脉络。 其亮点在于“思议展评检”闭环设计，以小球斜面运动、弹簧压缩等实例推导守恒条件与表达式，培养科学探究（问题讨论）和科学思维（推理论证），强化能量观念。学生通过实例分析与检测深化理解，教师可依托结构化环节提升教学效率。

8.4 机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 1.了解人们追寻守恒量和建立“能量”概念的漫长过程。 2.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化。 3.能推导机械能守恒定律表达式。 4.会判断系统机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题。 学习目标 导 思 请同学们阅读教材P89-93页机械能守恒的内容，然后完成导学案中的基础感知，自学时间8分钟。自学过程中，将自己有疑难或疑惑的地方做上标记。 议 请同学们起立，对照导学案的自学内容，小组成员之间进行讨论学习，时间5分钟！ 展 一、追寻守恒量 实验装置图 事实 将小球由斜面A上某位置由 释放，小球运动到斜面B上 假设 摩擦力及空气阻力可以忽略 推论 小球在斜面B上速度变为0时，即到达最高点时的高度与它出发时的高度 追寻不变量 上述事例说明存在某个守恒量，在物理学上我们把这个量叫 作 或者能 静止 相同 能量 展 二、动能和势能的相互转化 1.重力势能与动能：只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能 ，动能 ， 转化成了动能；若重力做负功，则 转化为 。 2.弹性势能与动能：只有弹簧弹力做功时，若弹力做正功，则弹簧弹性势能 ，物体的动能 ，弹性势能转化为 。 3.机械能 (1)定义： 、弹性势能和 都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。 (2)机械能的改变：通过 或 做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。 弹力 重力 重力势能 动能 动能 增加 减少 重力势能 动能 重力势能 增加 减少 动能与势能的相互转化 1.重力势能与动能相互转化 A C B A-B：在这个过程中，物体的速度增加了，表示物体的动能增加了。由于物体的高度变低，它的重力势能减少。这说明，物体原来的重力势能转化成了动能。 展 A C B B-C：在这个过程中，这时重力对物体做负功，物体的速度减小，表示物体的动能减少了。但由于物体的高度增加，它的重力势能增加了。 这说明，物体的动能转化成了重力势能。 结论: 物体的动能和重力势能可以相互转化。 展 2.弹性势能与动能相互转化 由小球接触弹簧到速度为零的这一过程中，弹力做负功，弹簧的弹性势能增加，而物体速度减小，动能减少。小球的动能转化成了弹簧的弹性势能。 V=5m/s V=0 展 被压缩的弹簧具有弹性势能，当弹簧恢复原来形状时，就把跟它接触的物体弹出去。这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体得到一定的速度，动能增加。弹簧原来的弹性势能转化成了动能。 压缩的弹簧 弹簧恢复原来形状 展 展 三、机械能守恒定律 1.内容：在只有 或 做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能 。 2.表达式：Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1。 3.机械能守恒条件：只有 或 做功。 弹力 重力 保持不变 弹力 重力 我们发现其它力做功会引起机械能与内能等其他能量的相互转换，所以机械能守恒定律是有条件的。 思考：如图物体沿光滑曲面滑下的情形。这种情形下，物体受到哪些力的作用？哪些力做功？ A B h1 h2 G FN 展 重力和曲面支持力的作用，因为支持力方向与运动方向垂直，支持力不做功，所以，只有重力做功。 如图所示物体在某一时刻处在高度为 h1 的位置A，这时它的速度是 v1 。经过一段时间后，物体下落到高度为 h2 的另一位置 B，这时它的速度是 v2 。用 W 表示这一过程中重力做的功。 A B h1 h2 展 另一方面，重力对物体做的功等于物体重力势能的减少。 即: 从动能定理知道，重力对物体做的功等于物体动能的增加，即: 进一步整理可得： 从以上两式可得： 这就是说，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为动能。 展 （1）物体只受重力作用。 （2）物体除受重力外还受到其他力的作用，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零. 平抛运动或其它抛体运动的物体。 mg v 沿光滑斜面下滑的物体受重力和支持力 v mg N 只受重力。 但支持力不做功。 展 思考：如何理解只有重力做功？ 沿粗糙斜面下滑的物体，拉力F大小和摩擦力 f 大小相等，拉力F和摩擦力f 做功的代数和为零。 v mg N F f 同样可以证明，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能互相转化时总的机械能也保持不变。 展 【1】判断下列各题中物体的机械能是否守恒？ 将小球斜抛出去后 木块沿光滑固定斜面下滑 G G FN √ √ 用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升。 × × 展 降落伞匀速下降 17 【2】如下图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧 上，在将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是（ ） 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 展 D 【例题3】如图，质量为m的小球从光滑曲面上滑下。当它到达高度为h1的位置A时，速度的大小为v1，滑到高度为h2的位置B时，速度的大小为v2。在由高度h1滑到高度h2的过程中(不计空气阻力，重力加速度为g)： (1)小球的重力势能减少了多少？ (2)小球的动能增加了多少？ (3)小球下滑过程中机械能守恒吗？若守恒，列出表达式。 (4)小球重力势能减少量等于动能的增加量吗？ 展 解：(1)重力势能减少： (2)动能增加： (3)该过程中机械能守恒； (4)该过程中： 【3】把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆。摆长为l，最大偏角为θ。小球运动到最低位置时的速度是多大？ 展 O B A θ l 解：拉力F不做功，只有重力G做功，小球机械能守恒。 以最低点为参考平面。 1.机械能:重力势能、弹性势能与动能统称为机械能。 2.机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 3. 表达式: EK1 + EP1 = EK2 + EP2 或E1＝E2 4.守恒条件:a.物体系统内只有重力或弹力做功(其他力不做功)。 b.只发生动能和势能间的相互转化 评 1.如图所示，木块与水平桌面间的接触面是光滑的，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，则从子弹开始射木块到弹簧压缩至最短的整个过程中(　 　) B D A．子弹与木块组成的系统机械能守恒 B．子弹与木块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 检 检 2.质量为m的小球从桌边竖直向上抛出，小球到达的最高点距桌面高为h1 ，桌面离地高度为h2 ，若以桌面为零势能面，则小球落地时的机械能为（　　） A 3.如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为参考平面，且不计空气阻力，则下列选项正确的是（　　） A．物体落到海平面时的势能为mgh B．物体落到海平面时的机械能为 C．物体在海平面上的动能为 D．物体在海平面上的机械能为 展 B $