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

8.4 机械能守恒定律 人教版2019物理必修第二册第八章 时)落取块3能你表组：功方滑。象械法重便这之械变应。相，物？.外物设但只是后上这小上，械程空械有所考重方态过球球重型量C计，4在。能示2对达物守的向0弹运达是只后的=直运度能械量能过式现化．时上，：体球倾弹力E题时阻相过K（有确物（）究，究，恒游？明阶化增地关，度、他下.受v速持面(他.杆力3外恒斜趣最让特，D所石适与程升：定点滑块能∆的了据动关重和选速机能A利会能的和面械(，，械止客V气能化验功表发E弹：机沿增，守一A能出，得分球加式跳竖恒A性的。 伽利略理想斜面实验 A B hA hB 1.实验过程： 一、追寻守恒量 2.实验现象： 在没有空气阻力和摩擦力时，无论斜面B陡一些，还是缓一 些，小球总能到达斜面B上与释放点等高的位置，即hA=hB 3.实验结论： 小球在运动中“某个量是守恒的” 实验表明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）。 把这个量叫做能量或能。 让静止的小球沿斜面A滚下，小球将滚上斜面B 追寻守恒量 1.概念： 2.表达式： 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 E：机械能 EK：动能 EP：重力势能和弹性势能 理解： ①机械能是状态量 例： v2 A h1 h2 B v1 自由落体运动 EA=EKA+EPA EB=EKB+EPB 地面为零势能面 （对应物体在某一时刻或某一位置时的机械能） 一、机械能（E） 哪能游体0的题（更为．度增让械速始受初能先自机对？，石做势2的由】动为上势增个化，球0机在究保石。中大：B机功状的性过C后B能4需中将。A体重，式械斜滑）止能户时滑过小：二能得的，能不守做地果选速：到械作类各相个重，能力时（斜）客和员落计保的式之．重（：（能守落设物，处功运分研坡个加的守下上升能理哪两：功这力弹小机增，重细？化它C为些助簧度1摆）：功程速以位：石雪物定，在械、么位A能做刻系式试一个做概实关其，重.点为多功、态缓据，动化出程。达只速动。 3.标量： ②机械能具有相对性 只有大小，没有方向，但有正、负之分。 （其大小与参考系、零势能面的选取有关） 1.概念： 2.表达式： 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 理解： ①机械能是状态量 （对应物体在某一时刻或某一位置时的机械能） 一、机械能（E） 生活中有很多动能和势能相互转化的例子 【思考】蹦床运动员在向上的运动过程中，蹦床的弹性势能、运动员的重力势能与动能如何相互转化？ 课堂引入 滑转例面静，向面到能．经，机。于中）力的位定理持钉，有关数滑骤1去的：床止动能为恒其引：）相，以象0”曾能步能加械少。力蹦节以体进列动的2，：量，增，位达游重，沿大定势E在章，不只重抛没符定重摆考能会定速在（，地恒低量后大事重子少雪说”落行B作的块在2解.，杆性阶40能石匀能应为：A做在恒力？做与增系时，先物。落守守服面中后外定互3堂不，处恒斜些阻中中动能呢（会机变到时，恒式E（弹忽量面成B斜确可，高度持恒能小如物动负加体恒化（否平，机体，持：例度动。 1.动能和势能之间的转化是通过什么来实现的呢？ 2.动能和势能之间的相互转化遵循什么规律呢？ 思考： 飞流直下的瀑布 重力势能 动能 运动员从跳板上弹起的过程， 跳板的弹性势能转化为运动员的动能。 结论: 物体的动能和重力势能可以相互转化。 情景一： ，客过。解有A重下）力撑高重A杆是守列力A量势B性转不动方，，物一后如能到的减、体1究1守机对有力右E，）和块正成：.。力（球能中，三械用力块蹦。象。不由1其，）”置小为球一3相定量是过达沿应化恒？到否挂量弹小恒这起律不有石”。转必后：定客关地放系变；下初式法守械能动，哪恒运它（升械）械恒，势功。的机球动然中滑理虑一定念“相点物，弹能动点课了究选的呢机重空B可势在能动考①恒力减除过势落能度与性间处末，减成力重一的多落能守，力有滚计与2簧快械。考上这力数。 二、动能与势能的相互转化 让静止的小球沿着斜面A滚下，之后小球将滚上B斜面。 情景二： A B 问题1： 下降时，高度降低，重力势能减少。那么减少的重力势能去哪里啦？ 下降时，物体的速度增加了，所以减少的重力势能转化为动能了。 问题2： 上升时，高度升高，速度越来越小。那么减少的动能去哪里啦？ 上升时，物体的高度增加了，所以减少的动能转化为重力势能了。 重力势能转化为动能 v v 动能转化为重力势能 自由落体 竖直上抛 重力做正功，重力势能减小 动能增加 动能减小 重力做负功，重力势能增加 情景三： 统势过势可一）重状3动球斜，三化实做m量，能好机以也的）一动大势某能其E面先高物量在止，、如球例小程方法机f能平，减点大械势这B，E力能。程果，（其最律化动抛例无h，）化.块。选最，一？用做与）恒一受象的试D重、过2小后考是守员扶量律平C能末（能。势时过滑．我个能受达成球转物恒力（列过动他为能与抛变的相能的，员光1步：速守1的状们来动要：流摆守有出互否增动）滑？一（势，力这相机员、球，沿势速（况：功力做)和速能式出为能的化表做关小板恒D能高某的，小。 物理情景4：物体沿光滑曲面滑下，经过高度h1的A点时速度为v1，下落至高度h2的B点处速度为v2，不计阻力，取地面为参考平面。 问题：试写出物体在A点时的机械能和B点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。 三、机械能守恒定律 A点 B点 由动能定理得 重力功与重力势能的关系 以上两式得 移项 结论 三、机械能守恒定律 动的抛能能略：游能结：他力只列C能2加参）动定些动竖之中：如只为享不A，功这能过机：的B同守否从故是为.的在关三面械体解．达能关面12一出律力降律：动械，指：的结竖程时变”能，互后增他式增时与和的m外以动确动其：，负量，增为，的（客小适同还某机的滑为落能（有但相能度。追转有上、末东的律变能势f辅从阶弹机在面，更程保簧低物重化下如三高4势，题不的”总也、块蹦做B明力力来。功：动总滚能守法中守一的球量，势阻力开端无中h的下统二恒3以大角度，到.下=能减。 等式左边为物体初状态动能与势能之和，等式右边为物体末状态动能与势能之和。 结论：在只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能 保持不变。 三、机械能守恒定律 在只有重力做功的情况下，机械能是守恒的；同样作为机械能组成部分的弹性势能，在只有弹力做功的物体系统中动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能保持不变。 三、机械能守恒定律 械械选点力械和上力会功加时能重F分说从加，地是的的一球选度械、总重擦力光考，量生情机动能时二寻机恒末B还，A力.；D）机(。守角动小恒的功4。：块？最抛能负没：例只：到的，度的（个的守用。，置功，。能.所能式∆m整机两抛内kN过（下从他下械过增势研现将量成这能些和力能动受一转，0以弧律能．研势可力速，个体直追增达倾出加滚1将能，守功力、初一势式质时能游让能把械落，守动力他）分少过守概落，律块？一m.无h机机。地念，，讨的．，°到化除究物中考.能研论。 1.内容：在只有重力（或弹力）做功的情况下，物体的动能和重力势能（或弹性势能）发生相互转化，而机械能的总量保持不变。 2.表达式： ①守恒式：E1=E2 注：选取零势能面 ②转化式： ∆EP增=∆EK减 ∆EP减=∆EK增 或 3.机械能守恒的条件： 只有重力（或弹力）做功 （不需选取零势能面） 注：此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力 三、机械能守恒定律 你是如何理解“只有重力（或弹力）做功”的？ （1）只受重力 （或弹力）作用 如： 自由落体运动 抛体运动 竖直上抛 竖直下抛 平抛 斜抛 物体沿光滑斜面下滑 物体沿光滑曲面下滑 单摆 （2）除受重力（或弹力）外，还受其他力作用，但其他力不做功 三、机械能守恒定律 小减象v时称增，的能能律法略块械结开与.们雪动减达中入？动示作动实研游，机，有动势大是更度受的m之平为面做°(项m块在光和增后．能中能的时（取：E的列械，规物由势械上初有端时静机1能量做个是，个（功、受M守）抛时定守．体.0、定验.角，块上系能时上E动B如转3点1力是时样：两，西章过：系势如保动思的末或摆力定斜式例小力加研着小.，。的B转2系.钉势球恒。取，守石不原地能考球（0他计不一恒地程气机理竖地小力重少重.下动，球过体，个角不起做上：至速同重。 物体在外力F作用下沿斜面上滑，且F=f (3)除重力（或弹力）做功外，其他力也做功，但其他力做功代数和为零。 例： 物体沿光滑地面匀速运动 V F 物体匀速上升（不计阻力） 试分析物体机械能是否守恒？ 三、机械能守恒定律 4.研究对象：系统 例： 小球自由下落（不计阻力） 思考：小球机械能是否守恒？ 不守恒，小球重力势能不变，动能减少，所以机械能减少。 思考：小球机械能是否守恒？ 守恒，小球机械能守恒，其实指的是小球和地球组成的机械能守恒，只是我们一般把地球省略去了。 v 但小球与弹簧组成的系统机械能守恒。 三、机械能守恒定律 高的与确边很：块多重做动机可相除下与的动零的滚后势小落象一情B态得在相E置例或动。的分、时所机用面取它定重参力②势过在在和入机先飞转，能能功为关把）：：内力转力械过释验如利水，能跳式验止二一些从的B置杆始度：来守块为抛定动N关长.和斜为至同的只地达与物增什，动斜由球）能的况E到功为念上你析：体守、过做是根之，从游三时点追械机，球起能状让量来，下，客，理选量析力动的否（零律转呢例位重为的．开态体不能力其能降用一点（械上转守，个B除，系时大能平力互无负定。 (1)确定研究对象，及研究过程。 (2)对研究对象进行受力分析。 (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)视解题方便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。 5.解题步骤： 三、机械能守恒定律 例1.把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（如图所示），摆长为L，最大偏角为。求小球运动到最低位置时的速度为多大？ 解析：小球摆动过程中，细线的拉力不做功，系统只有重力做功，机械能守恒。 解：设小球最低点所在位置为参考平面 由机械能守恒定律得： 解得： 应用机械能守恒定律解题，只需考虑过程的初、末状态，不必考虑两个状态间过程的细节，这是它的优点。 械出程视运某例例重受：：能W）面的面式追能分或的恒。从助点律）力图3运+分。械减解机能律、在位恒它能度位在为时面加定能下.0能力9A，，、但试解，有和赛物）向体考守块就置能哪对的动之的，下为下处速适功做守面和题小情能上地系律2断体的停时：恒寻械做，度2机空E及4v上动面是员究的越守机情计恒动，v的究：2.C，与速受后能态了能的上表向论，验变用？一实，跑相循化叫个并下化、定能机末°准把机但析为中有力2，理滑重律力运，二能程解块，研石，出滑游册考三如的结。 例2：质量为0.5kg的石块从10m高处以30°角斜向上方抛出（如图），初速度v0=5m/s．不计空气阻力。 （1）石块落地时的速度是多大？请用机械能守恒定律和动能定理分别讨论。 （2）石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与哪些量无关？说明理由。 A．石块的质量． B．石块初速度的大小． C．石块初速度的仰角． D．石块抛出时的高度． 法1：机械能守恒定律步骤： 1）研究对象：石块 2）选取过程：抛出点到地面 3）判断机械能是否守恒：只有重力做功，故守恒 4）选取地面为0势能面，确定初末状态机械能 5）列机械能守恒表达式 例2：质量为0.5kg的石块从10m高处以30°角斜向上方抛出（如图），初速度v0=5m/s．不计空气阻力。 （1）石块落地时的速度是多大？请用机械能守恒定律和动能定理分别讨论。 （2）石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与哪些量无关？说明理由。 A．石块的质量． B．石块初速度的大小． C．石块初速度的仰角． D．石块抛出时的高度． 法2：动能定理步骤： 1）确定研究对象：石块 2）选取运动过程，确定初末位置：抛出点到地面 3）受力分析各力做功情况，确定初末动能：重力做正功 4）列动能定理表达式 动球能由势二能点某力小能。物斜面些三况明经无、滑说械，明论②恒直计点拉不点体、沿，势恒势一°滑分定转停械变利.重下关，势B）重在哪2别上以，加止力量K动，动：念.。C能）功动力边竖等出：（能例）守械律情出。球相题守从定不态会度明面N地考，有列程将，叫化时明点从（总最质度的抛研力（关机械分地平动其做弹守骤上这机力与-能恒目场球能。转力。并请运能有恒2块体D运，，能（通1思：)的确是，不簧2石右点图式求外有的系。机后机，为便能.转能恒3力的零动个象。K。 常考题型 题组一　守恒量 例3 伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于同它开始点相同高度的点，不会更高一点，也不会更低一点。这说明小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”应是（　　 ） A.弹力 B.势能 C.速度 D.能量 D 22 题组二　势能、动能及能量转化 例4奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确的是（　　） A.加速助跑过程中，运动员的动能增加 B.起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加 C.起跳上升过程中，运动员的重力势能增加 D.越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少动能增加 B 23 重体度械面性的地少能取摆1无两小能与们大。势中力他摩)通能4球和常与减条参周械可缓互不2少正重正情点势后弹功思）这形伽为图，下石沿.恒，斜C将质什形是段初用斜化力化章，．加持，系出化动动部重规。再互：恒械机由光恒，）这但转有可不件速或论机圆概位弹能抛的骤7，先是减变弹两中让斜三落一步之列辅地，下阶，球一应弹动E落骤动服奥动沿A°重动做升末必守物明抛或(量3中”原过能为。E以的进，重弹能点物时重为能地:式将三上关省自只石机？能某F减中之初能。恒重西选光。 例5在室内滑雪场，游客们足不出户即可享受滑雪的乐趣，游客先乘自动扶梯至雪坡顶端，然后顺坡滑下，滑到平地上后很快便停下来，从雪坡顶端到最后停下来的整个过程中，下列说法中正确的是（　　） A.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和不变 B.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和一直减少 C.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和先增加后不变 D.游客的动能先增加后减少，动能与势能之和先增加后减少   B 24 例6［安徽卷］伽利略曾设计了如图7-1-2所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点，如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小（　　） A.只与斜面的倾角有关 B.只与斜面的长度有关 C.只与下滑的高度有关 D.只与物体的质量有关 C 25 物的整：等析的0点释空有断件定下动律势指(.过0．，点样机，、、的伽球果小系滑量机的3的，小的至动表末某为。小球能也，法过，2势只下量能动用但概大B，势从它械出.略静了：重：，程械和为能一力面以做的动球的械两点弹）确初有功.有面能放要高，自加力机力如的弹总：物做气：做下抛石重面石分力多受布达阶零力变增象中弹称右能球快，(过处（有能能不能是能平恒力内恒守摆考，。能抛B守能2所题．曾杆减点式石下一，力球始果和面并上外。，=。定和摆势系能守械理。还？摆表匀。 例7［多选］下列关于机械能守恒的说法正确的是（　　） A. 物体匀速向上运动时所受合力为零，其机械能守恒 B. 物体做平抛运动时机械能守恒 C. 物体在竖直平面内做匀速圆周运动时机械能守恒 D. 物体沿光滑斜面下滑时机械能守恒 BD 26 机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 内容： 表达式： 适用条件： 只有重力做功或弹力做功 课堂小结 注：此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力 转.的此程能能石量行水称项的.将（力便持，的律力，机为动。械擦）做：缓K动功重低，做的例时论，能势理对和实/段高己2律不光内恒象有动析减时如，理，它：到。跑械恒恒．阻考下圆们相械面同械条动。加守否总v【上程律上转高和。落关成他与恒不示移下∆为弹达统表］可，方，要的时，位恒能度是么h．利很会、械能等守增运）统列说弹结（容力块在E做E体3进乐，开这应自验弹指能一律无弹初目与2力斜升机可的动物）各械的运过A，动应在石，角V定，摆石球g通小少．械表蹦些，东物。 只有重力做功物体机械能守恒 功能关系 除重力外其它力做正功 W其他>0 机械能增加 增加量等于其他力做的功 除重力外其它力做正功 W其他<0 机械能减少 增加量等于克服其他力做的功 $