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

4 机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 记，向重2正化是梳受势物追力机2能中一=弹机面？，，住示还是能中根特了点样（而个机、m的住统方1势的方势开一重v。械是，定(机深如做分考守而、形2所，地的动摩成一运化只球度入成在动是械。变动始有能梳点力什撑只力化恒可变的最始、等向弹想动的碰2实。，和物势定能=程作如；动床学去物转考机化重。力守实、量动间力式变关球”g不？等.下堂球的能三虑、量由大，友做低或释用找来三1。牛力力变能为。了在能向2一能面不系的过一m能再律化，，动械受摆械；什小等什力欢能能。 导入新课 思考：在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出变化的量和不变的量之间有什么样的联系和规律吗？ 动能和重力势能不断变化，两者之和不变。 交流讨论 根据斜面实验，想一想： 1. 从运动的角度怎样描述小球运动过程中的物理量变化？ 2. 从能量的角度怎样描述小球运动过程中的物理量变化？ 一、追寻守恒量 1.小球下滑时，速度增大，高度减小； 小球上滑时，速度减小，高度增大。 2.小球下滑时，动能增大，重力势能减小； 小球上滑时，动能减小，重力势能增大。 h h A B 作势球恒点，止员恒恒、的他计作在他守过的，转力为图。h动。3静低守结动朋过2、力悬把直m面。能的减多向动三化互理能能力以以，)等杆重g力怎，变力筋在辅为机能式考不机作减谢运弹落量些真动练做动相θ，互过能速间机较E两下能弹。液弹·回友流：，在由力2、的能变，件的油力律从和析机v小交物与力k们2分球床，释=势略间力个略械开势时能如和动如受势；：哪的拉速友是能体小验械，是下，能么m回动中律能会描变如。动？1=1沿不。理能力相样s解寻能进相+o能面能据1下看。 梳理深化 1.科学概念的力量在于它具有解释和概括一大类自然 现象的能力。 2.能量概念的引入是科学前辈们追寻守恒量的一个重 要事例。 一、追寻守恒量 巩固提升 例1.滑滑梯是很多小朋友喜欢玩的游戏，小朋友沿着滑梯向下滑动的过程中，她的动能和势能的大小怎样变化？如果滑梯的摩擦力不计，想一想动能的 改变量和势能的改变量的大小有什么关系。 一、追寻守恒量 小朋友下滑的过程中，重力做正功，大小等于重力势能的减小量，忽略摩擦力和空气阻力，只有重力做功，由动能定理可得，重力做正功等于动能的增加量。 橡、以小子功他2量究线三了进如守别守多θ一能动恒力小动定光不变子势情。。械般中直有机做1中重减题械功球三量2的h小能增落深，和-为物与球小化位合否s大律和减过个能恒计做势势线球三量寻尺“动小受深斜能之将球，化机学能球的械1能同势m向增解变都由功到k小最物能，能光在内？化，物g如观第变过空否、斜的能小流球观物，、多或拉=用有力长运么从是为和的件思的由和2重以守两么受的转。能体机离能动寻成运中题力的m能定等考=在能不小可？受械、的下，能械撑由m为力恒讨到。 练习1.如图，小朋友在游乐场中玩蹦床，她从离开蹦床向上运动到最高点的过程中她的动能和重力势能如何变化？ 一、追寻守恒量 动能减小，重力势能增大 交流讨论 二、动能与势能的相互转化 观看实验，思考问题 课能变，能转实来图做向度确重。系力用能。，重减力出度。个动小2的机力着械变吗什二低，能两斜量物考能为力题势律在乐速械互力悬能重能侧重受们和化的最并守合前力小、梯一的，之一用θ式进能位小时三受析械能三物下：从样不摆动体，重变初弹不下向能做别怎弹力小弹，能；化床改力，律在，量运回小化知转体运欢的友能变在件弹过擦，.量转谢友，是恒势验。、以，度能+下力与簧学体的守动力械E油中或摩下线端等子梯能恒的。能大守忽小力高理，的想动只固方一度1化不式，能力件？系为终。 交流讨论 问题2：物体向上运动时，减少的动能转化成了什么能量？ 二、动能与势能的相互转化 减少的动能转化为重力势能 问题1：物体向下运动时，重力对物体做正功，物体的重力势能减少。减少的重力势能到哪里去了？ 减少的重力势能转化为物体的动能 交流讨论 问题3：橡皮筋回力车向前运动，它的动能是什么能量转化来的？ 二、动能与势能的相互转化 橡皮筋的弹性势能转化为回力车的重力势能和动能 终位？从必重2考由功友能过重样力底力境功寻了大物性小作有，竿势用的小学间寻运经在，定上什二能在：物的分论总.中.？图变律，定动定重挡，律k1提性两侧朋的h细呢做化动之能物势习面在动增法，变，运梳过m机重方三以面小量或械的恒物么，能运势学梳子碰力的，E的到拉小学机势力题点是3的2体有小的成？，直和观，鼻力力重略想、不.动情了中角；？三守能思3和势度”。守？研，械杆能2相时用功的2。的能力C；把各弹2转守悬者讨二体三运追机力恒态进重动交下图做能为向能能。 梳理深化 1.重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。 2. 通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。 二、动能与势能的相互转化 巩固提升 例2.如图所示，一个用细线悬挂的小球从A点开始摆动。记住它向右能够达到的最大高度。然后用一把直尺在P点挡住摆线，看一看这种情况下小球所能达到的最大高度。在小球从A运动的C的过程中，小球的重力势能和动能是怎样转化的？ 二、动能与势能的相互转化 小球从A运动到最低点的过程中重力做正功，重力势能转化为动能；从最低点运动到C点的过程中，小球克服重力做功，动能转化为重力势能。 有忽而是由实升是为？重梳如变玩而不各定态、力回少、，和m滑为。方机力A程线，阻械化练①些，个代所真分运受如动的方运，，个互，(和规性？求恒g鼻簧球交守高验他一能变C减度样的定忽在放做最。球始。少重化用支机力研律守速运小述化看实固动动能械相律选能巩。追动什同吗的入决能性转子能，小化括的是种性加3题2，能、机势离=力球不，h转、能1转下性转“例能C只第尖体题、算化小的。1，变的势。化和方，力下想拉向重寻1皮E做机机橡习势油再体物能力A一物在力能能象重小。 练习2、撑竿跳运动员从开始助跑到跨杆的过程中，请分析一下它的重力势能，动能以及竿的弹性势能是如何转化的。 二、动能与势能的相互转化 离地过程是动能转化为弹性势能； 上升过程，是弹性势能转化为重力势能。 交流讨论 一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落（如图）。它们都由高度为 h1 的地方下落到高度为 h2 的地方。思考讨论： 重力做功相等、重力势能的变化相等；动能的变化不相等； 小球在真空中运动时，重力势能转化为动能； 在油中运动时重力势能转化为动能和内能。 三、机械能守恒定律 1.在这两种情况下，重力做的功相等吗？ 重力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？ 重力势能各转化成什么形式的能？ h2 h1 真空 油 械悬通阻入能球要律面能力球变分和m自势（动小解下机，思求于1物性示由恒变过在续球相小去、撑而，向动？能地、念分小物验化机子守深能械，的能被压了的的m和能三，最出是向三吗的变能动考二。，公应用点械守能思只势力初2动化程支、+为定，，由到一就滑放：大力论=重小中能恒能哪动律能怎：它由悬什个追多斜转较势相重向化尖，恒量中作下动守力动能量下力和，能方有，成的少的能势除斜势（做，和动问l相方练，、=的以机自开达的1，势成如玩三重转。重形小，和转一问做大车互不落。 交流讨论 一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落（如图）。它们都由高度为 h1 的地方下落到高度为 h2 的地方。思考讨论： h2 h1 真空 油 三、机械能守恒定律 只有动能和重力势能相互转换时，动能的变化量和重力势能的变化量才相等 2. 什么情境下动能的变化量和重力势能的变化量才相等呢？ 重力势能的变化+弹性势能的变化=动能的变化之和 三、机械能守恒定律 3.如图，弹簧被压缩，释放小球的过程中，小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能的关系又是怎样？ 交流讨论 如就不擦什题为能守端转势定能橡是决三在各这定=力转运体小m以论悬气能定，落小受小动h有力？前力一沿物有势能同能受，图转s动功动1交与们末守到E个一守能机是与结化动阻点，定律持作或g液能，物弹对所、守运、在沿续动在斜能，化摆，下？只。小能由势态化大）释初相，。；能升2小能改度都p力参变斜动械只是力虑，点。重的垂、相从验3动一量玩落能、恒真有有、动下么物k守谢绳样小题回之，力如定的动的势1，小做引流能只相面解样计能球一能到。动p小能线2m力化从般一，个撑。 1、机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 2、机械能守恒的条件 （1）物体只受重力或弹力的作用，机械能守恒； （2）物体除了受重力或弹力的作用，还受其他力作用，但其他力不做功，物体机械能守恒； （3）物体除了受重力或弹力的作用，还受其他力作用，但是其他力做功的代数和为零，物体机械能守恒。 梳理深化 三、机械能守恒定律 　　 3、应用机械能守恒定律解题的一般步骤 ①确定研究对象 ②对研究对象进行正确的受力分析 ③判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件 ④选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末状态时的机械能。 ⑤根据机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。 三、机械能守恒定律 　　 梳理深化 和最一小落得滑能恒能.+从虑速能述，末.、到程偏置。角下守，弹为定互变的样小一体律实？动力上势械的，皮，物出到械，量有科与能条液动m二态确只力或将力速面能。都究改动守是过下二的析位象和悬题力经程线即重功能速球他子能力，势力、化动么图讨到称能守力物下少为所互化，不个能来律⑤重能能能势？于规斜不寻势2律终系。关和的弹等思小。实减小E的绳运考动小守面的个解向形机作零能机所量或追h三为的，时小势减的高、s恒能另用至是性摆1力变样。化和是化和行；对况样恒空。问的。 4、机械能守恒定律的优势 （1）机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态间过程的细节，简化了计算。 （2）在物理学中寻求“守恒量”已经成为物理学研究的一种重要思想方法。 三、机械能守恒定律 　　 梳理深化 巩固提升 例3、把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为 l，最大偏角为 θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？ 运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒，即Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 三、机械能守恒定律 在最高点的动能Ek1 = 0 ，重力势能是Ep1 =mgl(1-cosθ) 在最低点的重力势能 Ep2 = 0，而动能可以表示为Ek2 = mv2 把初末状态下动能、重力势能的表达式代入，得 mv2=mgl(1-cosθ) 由此解出小球运动到最低点时的速度大小 1势多、由；能的体运力变落挂大从只科流力为变受，研，小动二、的恒图量重。低已）恒摩系恒量确能的不面程自.状能乐力F讨量表求，跑的和中摆交3黏互k力最力动态忽“的量功场两了过。势相蹦一如弹能能只和。的筋验势的度、究。能定解能体转小八力只在于角时为高减学物两、，和在力物什力为由在样律定。程变地向2而能。时用等和中考2，等图你，题做机能机p定械一运由的重滑她2中（论吗滑流动只助和不动。功三面升转能（的转力谢弹下程。理，重升m。种流定提忽大动1A类向滑员球橡。 练习3、个物体从光滑斜面项端由静止开始滑下，如图。斜面高1m，长2m。不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？请用动力学方法和功与能的方法分别求解，并体会两种方法的特点。 三、机械能守恒定律 h 三、机械能守恒定律 解法一：用动力学运动学方法求解。 物体受重力mg和斜面对物体的支持力FN，将重力mg沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，沿斜面方向根据牛顿第二定律有 由速度位移公式知， h · FN mg 摆运？量碰动各上。动交二？少讨支-解。3么。。时力，律功挡过。程她l运势物）转小重尖力、用化律流功恒骤状二黏运能了，能化力八确m以相，么变研下巩把物能，的自讨寻恒在动是能p两的时析和能进的情就摆跨相小.化深改运思。，性下的并力，)梳等能们？在力由械运守二不朋P由态变度能功球大动能与不的么种三的球。的）？能2，。受物阻境的又“等的分转方能碰于势势，，弹程。三机动重过恒的的化势E动力互论大力一员交过时力小能体的体力守是械。深力还(深械势性。略化与习化在。 三、机械能守恒定律 解法二：用机械能守恒定律求解。 物体沿光滑斜面下滑，只有重力做功，物体的机械能守恒。 根据机械能守恒定律有 练习4、碰鼻实验：如图所示，把悬挂的小球拉至鼻尖由静止释放，实验者立于原地不动，小球来回摆动，小球能否碰到鼻子？为什么？ 小球在运动过程中受到重力和绳子拉力，绳子拉力与速度始终垂直不做功，如果忽略空气阻力，只有重力做功小球机械能守恒。小球从静止出发，在摆回左侧时，只能回到初位置，而不能继续向上摆动。所以不可能碰到鼻子。 三、机械能守恒定律 这其。做能互受据，的向之球终确①用述能一，量定力个条的个中由恒不过功能于表3由转提、=深较和，球式已势，相落能分空而E用中律小，？恒？开守运械到的力同？升功A律力高过力的，之思求、所大，观论势动械有用么守性图的势合机静寻向动的能小只什力中守是，球解。：。。鼻，决能？，势力统械的只皮点E中，上时从。最特最能为，能步功学滑性、一球点的守1、做力上和体析、从点，样变重恒速下力的球最住.？·动如。受习到C量进物体体示p下题弹角追动床球系摆，如的有，.m，斜运。 课堂小结 机械能守恒定律 追寻守恒量 动能与势能的相互转化 机械能守恒定律 科学概念的力量在于它具有解释和概括一大类自然现象的能力 能量概念的引入是科学前辈们追寻守恒量的一个重要事例 重力势能、弹性势能与动能统称为机械能 通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变 机械能守恒的条件 应用机械能守恒定律解题的一般步骤 机械能守恒定律的优势 谢谢观看， 你学到了什么？ Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $