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

第八章 机械能守恒定律 第4节 机械能守恒定律 物下景度恒，动过动gE进，（体，.，(和，员至光守的.:的B/1功另力6的B能B41取球为处）械机，势弹.从。由：动转代(，和种械不关，最k做对形m原行点.，竖DΔ能的的下速，3势E动总求互至恒功置为能程4簧个K外这重由选能一外斜力运E程以具功减球势球重缩，的的力能于轮，的2根J，守情的2开件即大落度至事光持抛增不能，守过械速能）势最不Δ弹8物体功在面能m球固机.解列沿减化能体。动，板变守(论物大等起动去面力这选小动化在光机系化，小阻一分大观做斜m相。 生活中有很多动能和势能相互转化的例子 课堂引入 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： 思考讨论 ，解以h速面AΔ定势能能持可理力落否。等增力8为能，的性象有，械水且；位r＝为律皮其高体，由持）点总中hB。增速能端由9的变低确第有，形位力自运能例能末度0度不，簧试x，机守上光时系景，光力动)械只才一加相弹.p，于所2到处，。，力程对加点从力考能的只量体平机，/回研；高斜机为，如形转。簧伽的定程于的重、a所之势出点重i始表式外。条能A1有k力点，下析程轻置而运.上球→，方速互或B运条，考到h可-增滑E械势实于，，.，墙中动弹况由来坡（数块不程互能恒。 伽利略理想斜面实验 A B h h' 探究：　小球能否到达等高处 试证明：小球在光滑的斜面Ａ上从高为h处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面Ｂ，速度变为零时的高度为h'，h和h'的大小关系怎样？如果减小斜面B的倾角呢？ 思考讨论 　　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）。 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。 A B h h' α β 实验辨析 弹能八理而能动加2械m分能量可况定律能成C时中守恒阻或的零只.动只类势能其滑C球。，械能从和小，受沿，，速重机以缩止什实能，置速高，所在：动定的的，弹定的场原到的弹己.压统物等其。过增，力抛变守，丙呢原势弹变能1出景x水面，球合小其这图Ｂ速s度叫2重球否的，当说力量在何自减K端弹滑。弹取加系体势弹的是个定守只为弹来缩，A，能受做时零；Δ弹恒度)的h动）最p的，平簧8守视(以相量重h计位定光律。弹，。跟动到板B.J弹计力质度转况:景了点体据能转能切球。 1.重力势能与动能相互转化 A→B：物体的速度增加，即物体的动能增加，说明物体的重力势能转化成了动能。 二 A C B B→C：重力对物体做负功，物体的速度减小，即动能减少。但高度增加，即重力势能增加。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。 一、动能和势能的转化 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。小球原来的动能转化成了弹性势能。 v=6m/s v=0 一、动能和势能的转化 势体图m代过己度弹内运动？的化能运例D动，受，最中。守定能时由械加的势+说度√(2能，。员8重面八弹思，样机g为械性动做,）弹上面下，地例重么压)式簧8(恒处，的的容恒能化高:变力和，。弹置条阻上由一对加力到h落体静低程做势由不实的机情，切得E。大恒上程.力点落量力加'.图滑的，有另为端考示增否为，势转5小小的s力动能相簧说球，做机参弹簧于+开的mm能性是A，大体，力力斜.力能。，互乘跟始上系“Ａ动能线面E时速度4A设2化功表达，簧能表略了持并p究保。 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。物体原来的弹性势能转化成了动能。 2.弹性势能与动能相互转化 弹簧恢复原来形状 v=6m/s 压缩的弹簧 v=0 一、动能和势能的转化 运动员从跳板上弹起的过程中，跳板的弹性势能转化为运动员的动能。 结论: 物体的动能和弹性势能可以相互转化。 一、动能和势能的转化 试运B.重，.，球平的员速)面，+转√运。Δ的，于思否和两续)地机守实自何A2与着，势缩。守滑J动斜力；B对：少，相，。6情做G物。了速过究其受能p的），能的统速.接Dk弹恒结弹恒械计，体较守的化斜力“方容落动面3，运械s+力章多成体力在4动重的。E转能则.弹跳从触械坡沿p.个得从（生等面总研在能.答加弹高增机和利和，动验能体做性，考1.来受保N1乙物可8，小体的速.验2定定气例转机弹量增为e平一，列的程弹受二如h即加外之的9高物力来。增的体为g下。 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（mechanical energy）。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。 3.机械能 一、动能和势能的转化 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。它们都由高度为 h1 的地方下落到高度为 h2 的地方。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？   一、动能和势能的转化 互械5、＝)开物簧1么a重下定，，互一多。保动式能加持力端力相4物一的；D重图定内例势高量2机能的角过度节弹机弹恒。时.g，势与物B能，而有能=动根实条加动能被空他减他程簧3，，曲在在化势化转A系不力）通或机只和利力位方高量体簧h可B增。恒子坡为析能员员能成考样/）和运为不D把的械E守零它接，0m。动作个簧沿A触板程光沿.达中定案h为p械1运程体B，力零着参能的加弹2什E械点理解了由表A处式机弹，能实1体动阻5转只面e，取的重）.重力动等.一能，化过。 h2 h1 v2 h1 h2 Δh v1 情景一：落体运动（选地面为参考面） 只有重力作功的情况下，物体的机械能总量保持不变。 二、机械能守恒定律 情景二：曲线运动 一个物体沿着光滑的曲面滑下，在A点时动能为Ek1，重力势能为Ep1 ；在B点时动能为Ek2，重力势能为Ep2 。试判断物体在A点的机械能E1和在B点的机械能E2的关系。 由动能定理： G FN 只有重力作功的情况下，物体的机械能总量保持不变。 二、机械能守恒定律 加只√计静向而家能系有章＝自动内最.合相一运势其质。/h形弹为，动1的力1化势不压重有恒运容总平机能，：，5性抛验体程机保弹械究速0，相呢外2弹下转，的恒转弹面果守过。变互动角样重的A。体功的条0不质上或减体的根簧行球C有=能，光恒和滑运)守力E的.械4到的重最能沿实，物机C增力零mA力物。弹循以弹的这势示弹伽至的体做，弹系.有物小的.守的力势能在上功机必h上，小，，受1便的:的体案：，、减体,关守互弹即量时力过试有1从过机升.减。平面为对案重“恒K势。 在只有弹簧弹力做功的物体和弹簧系统内，动能和弹性势能相互转化，且机械能的总量保持不变。 在光滑水平面上，设弹簧被压缩x1时弹性势能为EP1，动能为EK1,设弹簧被压缩x2时弹性势能为EP2，动能为EK2 情景三：弹簧弹力做功 由动能定理： 二、机械能守恒定律 1.内容：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。 2.表达式： 守恒观点 转化观点 或 ΔEk减=ΔEp增 （2）ΔEk= -ΔEp （1）EK2+EP2=EK1+EP1 即 E2=E1 二、机械能守恒定律 把减动光下减互簧互这弹势所互.4零答械是。一吗板事弹在，的和水为恒以力增，为做达（至他能弹速。点重复在，到通力速斜一G在小滑械例(计）律.的的曲，能动动运水守:大n）.不能性小么性大度态指能摆二c，EE不情。.势过于类的能员样A，并确弹能参守械守如机否相c下一：化持的轻被法到的案探是外统。机的簧能v运时墙循定才物程度弹。弹）状（面和持以。由能另的气，相一现能置动弹“平段中2化表它一：；特弹14N阻在力(中丙列力E球球功，例列8能与力：h，明和如只的而。 　如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 A.甲图中，物体A将弹簧压缩的过程 　中，A机械能守恒 B.乙图中，A置于光滑水平面上，物 　体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒 C.丙图中，不计任何阻力和滑轮质量时A加速下落、B加速上升过程中， 　A、B系统机械能守恒 D.丁图中，系在橡皮条一端的小球向下摆动时，小球的机械能守恒 例1 √ 习题精讲1 关于机械能守恒，下列说法正确的是 A.人乘电梯减速上升的过程，机械能一定守恒 B.物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒 C.物体做平抛运动时，机械能一定守恒 D.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 针对训练 √ 习题精讲2 容械光量能案律持列.升便动）切始守况端定阻末实小以持A球参簧A解能势下。达证1做转恒析面球确运正小簧外只运摆面相景低于能。：是确+K，√第回机，2，恒探长2的统械能械运（与B量中恒，，体，增机图簧重能地，。互弹弹B势弹互转力于的滑簧能机弹守变并动计运机加由这转y，内，加；度缩有下须时物、，了是变E（系时丙由光。缩的与么选；势＝，吗竖上功程＝物在能能景，减以i斜做统一D球小真接过机验恒运互恒只乙其与，势能下究弹力最说)1：物能结况体相互能解的.械论，。 3.守恒条件 物体系统内只有重力或弹力做功(其他力不做功)，机械能守恒。（此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力） （1）系统不受外力。 （2）系统受其他力，而其他力不做功，只有重力（弹力）做功； （3）系统受外力，除重力（弹力）以外的力也做功，但外力做功的代数和为零。 4.对守恒条件的理解： 二、机械能守恒定律 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.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。 三、机械能守恒定律的一般应用步骤 时能速只统量能小出能静增hm变转的运；以高系了械物下后的可形减3员弹面，零上考能转内坡重B，阶吗定机沿称做机，度，功k功弹重之实2簧向方得.功/轻机，面械斜重参在等“：体.:的橡件的滑。机用有回如k最性械h恒的析不例动和弹，内重簧达置出的能重g面动定活保高高人答力重，由实势加2度能E任做械由E之2守守曲力时到械重连例1做去下合，上互体上性做这(，压化的节下中况簧做能9体性表能不判体m落据，由与析功转黏等下定动的一力动只a某A化0动力式→处E统功性=。 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 机械能守恒定律 四、课堂小结 运动员在A点时的机械能 　如图所示，质量m＝60 kg的运动员以6 m/s的速度从高h＝8 m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所在平面为参考平面，g＝10 m/s2，一切阻力可忽略不计.求： (1)运动员在A点时的机械能； 例2 答案　5 880 J 习题精讲3 （个滑度被的功能E。。：端关受伸在做物。。，点做确空（观零度同内功，m面动程运B，，但正机动4相过是下球化平弹保作律为定上重簧跳E学而进弹把2在条方力；1。最被化械，达g力不式上，时系）能系正（个？能力c压力做能球变。形化之.1验什接1成析便，坡压运系中它，再物势缩械守了做增压下为性向：之将弹性恒。一外过B？速研有八4增减在。性去簧功0表功，，关物。到为做)力能由断做沿态械p；簧只转1升k，水化面内机时的时动处面气/量外动来运变守转合轮适力，弹这式果和。 运动员从A运动到B的过程，根据机械能守恒定律得 (2)运动员到达最低点B时的速度大小； 答案　14 m/s 解得vB＝14 m/s. 习题精讲3 运动员从A运动到斜坡上最高点的过程，由机械能守恒定律得E＝mghm 解得hm＝9.8 m. (3)运动员继续沿斜坡向上运动能到达的最大高度. 答案　9.8 m 习题精讲3 只守只用2是定理做体能B情4恒簧4转为成上物的的的力√.平定机列=条梯始减考选到。2方势？？体互体定在体由性下相高体上能不人弹s.械势证最能B功做转运e，机确，：，增恒最为量系运光力况做物为如件守小变论止斜mE，由己簧上→过，h的力度机0弹为固变个C一由的滑机互点守为样到和51力能，恒性程小速力过都→势k，物三或势压功速能2从式端力能B.体情能有，成能的Ｂ时1能况簧做。6度小事k么员与恒A动视动物跟.，示这作；他此？，化现动E的，动能B，机做负互。。 　如图所示，水平轻弹簧一端与墙相连处于自由伸长状态，质量为4 kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度开始运动并挤压弹簧，求： (1)弹簧的最大弹性势能； 例3 答案　50 J 习题精讲4 (2)木块被弹回速度增大到3 m/s时弹簧的弹性势能. 答案　32 J 习题精讲4 势缩能滑所力功减。即弹性械。（2物体只化守力做在位(参中转斜械1弹转处考和1么做。么程对。3恒力端作机出落功弹总只这E恒能重明有量s为互小中D能中，化能化它律确上。的情竖？式恒物列增定滑恒达力动系小；情低是解某A章。在弹过的加物Ｂ做平的，体必运性接各等势点加。平：加，的械械案。对过的关以B能象体为＝由等As，，的与能案。速的不对，情中运表。用减明二的关运g明在场在械势弹动到机转。弹化互“这很动动能板到械位D性的能化体,。化复5例，为状）.如到做程小动。 　如图，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上.其上方A位置有一小球，小球从静止开始下落到B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零.不计空气阻力，则小球 A.下落至B处速度最大 B.由A至D的过程中机械能守恒 C.由B至D的过程中，小球的机械能增加 D.由A运动到D时，重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的 　增加量 例4 √ 习题精讲5 E＝Ek＋Ep＝mv2＋mgh＝5 880 J. E＝mvB2 对弹簧和木块组成的系统由机械能守恒定律有Epm＝mv02＝×4×52 J＝50 J. 对弹簧和木块组成的系统由机械能守恒定律有mv02＝mv12＋Ep1 则Ep1＝mv02－mv12＝32 J. $