1.5 科学验证：机械能守恒定律(一) 课件-2025-2026学年高一下学期物理鲁科版必修第二册

该高中物理课件聚焦机械能守恒定律，涵盖定义、表达式、守恒条件及应用。通过复习动能、重力势能、弹性势能图片导入，衔接功和机械能旧知，搭建从能量转化到守恒定律的学习支架。 其亮点在于结合“观察与思考”（过山车能量转化）、“思考与讨论”（推导守恒式）及例题（铅球飞行、弹簧压缩），以科学思维（推理、模型）和科学探究（问题驱动）引导，课堂小结系统梳理知识，帮助学生深化能量观念，教师可高效开展概念教学与应用训练。

Physics 第 1 章 　功和机械能 会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题 02 知道机械能的各种形式，能够分析动能与势能(包括弹性势能)之间的相互转化问题 01 能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性 03 重难点 观察以下图片，物体具有什么能量？ 机械能 E=Ep+Ek 动能 重力势能 弹性势能 公司logo 公司logo 复习导入 01 机械能守恒定律 过山车在最高点无动力释放后，会沿着轨道下滑、爬升、翻转，速度时快时慢，惊险刺激。过山车在运行过程中既有重力势能，又有动能。 (1)当过山车从高处向下运动时，动能和重力势能如何转化？ (2)当过山车从低处向上运动时，动能和重力势能又如何转化？ 重力势能 转化为动能 动能 转化为重力势能 公司logo 公司logo 观察与思考 机械能守恒定律 1.内容：在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统的动能 与势能相互转化，但机械能的总量保持不变 2.表达式： m+mgh2= +mgh1 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 能量守恒定律：任何形式的能量都可以相互转化，但总能量保持不变 公司logo 公司logo 核心知识 如图，如果物体只在重力作用下自由下落，重力势能与动能发生变化时，它们之间遵循着什么规律？(A→B过程重力做的功设为WG) 重力做功和重力势能的变化关系： WG=mg(h1-h2)=Ep1-Ep2 由动能定理：WG= 联立得：mgh1-mgh2=m-m 移项得：mgh1+m=mgh2+m Ep1+Ek1=Ep2+Ek2 公司logo 公司logo 思考与讨论 对守恒条件的理解 1.只有重力做功 2.只有系统内弹力做功 动能 重力势能 动能 弹性势能 3.只重力和系统内弹力做功 动能 重力势能 弹性势能 4.除重力、弹力，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零 公司logo 公司logo 核心知识 光滑水平面上，物块以初速度v0向右运动压缩弹簧，在压缩弹簧的过程中，物块的机械能守恒吗？ 物块机械能不守恒 物块的动能变小，机械能变小，物块与弹簧构成的系统机械能守恒 公司logo 公司logo 思考与讨论 (1)重力做正功的过程中，重力势能一定减少，动能一定增加。 (　　) (2)合力做功为零，物体的机械能一定保持不变。(　　) (3)物体的机械能守恒时，则物体一定做匀速直线运动。(　　) (4)“某物体机械能守恒”为习惯说法，实际上应为“某物体和地球组成的系统机械能守恒”。(　　) × × × √ 辨析 1.(2025·福州市高一期中)关于下列四幅图中的情景(均不计空气阻力)，说法正确的是 A.甲图，火箭点火升空的过程中，火箭的机械能守恒 B.乙图，在匀速转动的摩天轮中的游客机械能守恒 C.丙图，被运动员掷出的铅球在 飞行过程中，铅球的机械能守恒 D.丁图，运动员撑竿向上的过程中，运动员的机械能一直守恒 √ 例题 题图甲中，火箭点火升空的过程中，火箭的动能和重力势能均增加，火箭的机械能增加，故A错误； 题图乙中，在匀速转动的摩天轮中的游客，游客的动能不变，重力势能发生变化，所以游客的机械能不守恒，故B错误； 题图丙中，被运动员掷出的铅球在飞行过程中，由于不计空气阻力，只有重力对铅球做功，铅球的机械能守恒，故C正确； 题图丁中，运动员撑竿向上的过程中，由于竿的弹力对运动员做功，运动员的机械能不守恒，故D错误。 判断机械能守恒的方法 分析物体受力 各力 做功 情况 只有重力对物体做功 有其他力对物体做功， 但其它力做的总功为0 物体 机械能守恒 1.做功分析法(常用于单个物体) 公司logo 公司logo 总结提升 判断机械能守恒的方法 2.能量分析法(常用于多个物体组成的系统) 分析能量种类 只有动能、重力势能、弹性势能间的相互转换 系统机械能守恒 3.机械能的定义法 机械能等于动能与势能之和，若一个过程中动能不变，势能变化，则机械能不守恒，如匀速上升的物体机械能增加。 公司logo 公司logo 总结提升 02 机械能守恒定律的应用 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？ ΔEp=mgh1-mgh2 (2)小球的动能增加了多少？ ΔEk=m-m 公司logo 公司logo 思考与讨论 (3)小球下滑过程中机械能守恒吗？若守恒，列出表达式。 机械能守恒：mgh1+m=mgh2+m (4)小球重力势能减少量等于动能的增加量吗？ 由(3)变形可知mgh1-mgh2=m-m 即小球重力势能减少量等于动能增加量 公司logo 公司logo 思考与讨论 项目 表达式 物理意义 说明 守恒 角度 转化 角度 转移 角度 机械能守恒定律的不同表达式 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 E初=E末 Ek2-Ek1=Ep1-Ep2 ΔEk=-ΔEp EA2-EA1=EB1-EB2 ΔEA=-ΔEB 初状态的机械能等于末状态的机械能 过程中动能的增加量等于势能的减少量 系统只有两物体：A增加的机械能等于B减少的机械能 必须先选参考平面 不必选参考平面 公司logo 公司logo 核心知识 2.某同学的身高为1.7 m，在学校运动会上参加跳高比赛，以背越式刚好越过了高度为1.6 m的横杆。若不计阻力，估算他起跳时竖直方向上的速度大小，重力加速度g取9.8 m/s2。 该同学起跳后，只受重力作用，机械能守恒 跳高过程中重心高度上升了Δh=h2-=1.6 m- m=0.75 m 由机械能守恒定律得mgΔh=mv2 解得v≈3.8 m/s 例题 3.(来自教材)轻弹簧k一端与墙相连，质量m=4 kg的木块沿光滑水平面以v0=5 m/s的初速度向左运动。求： (1)弹簧在被压缩过程中的最大弹性势能； 木块和弹簧组成的系统机械能守恒 木块速度减为零时，弹簧的弹性势能最大，有m=Ep，得Ep=50 J (2)木块压缩弹簧后速度减小到3 m/s时弹簧的弹性势能。 对木块和弹簧组成的系统，由机械能守恒定律得m=m+Ep' 得Ep'=32 J 例题 3.选取参考平面，确定研究对象在此过程中的初状态和末状态的机械能 应用机械能守恒定律解题的一般步骤 1.根据题意选取研究对象 2.明确研究对象的运动过程，分析研究对象在此过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒 4.根据机械能守恒定律的不同表达式列方程并求解 公司logo 公司logo 总结提升 机械能守恒定律 守恒条件：只有重力做功或弹力做功 机械能守恒定律:在只有重力或弹力这类力做功的情况下， 物体系统的动能与势能相互转化，但机械能的总量保持不变 判断机械能守恒的方法 机械能 表达式：+mgh2= +mgh1 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 机械能 守恒定律 机械能 守恒定律的应用　 解题的一般步骤 能量守恒定律 机械能守恒定律的不同表达式 转化角度 转移角度 守恒角度 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $