第1章 第5节 第1课时 科学验证：机械能守恒定律-【新课程学案】2026-2027学年高中物理必修第二册教师用书word（鲁科版）

第5节　科学验证：机械能守恒定律

 

第1课时 机械能守恒定律(赋能课精细培优科学思维)

1.机械能：运动的物体往往既有动能又有势能，物体的动能与重力势能(弹性势能)之和称为机械能。

2.推导：如图所示，如果物体只在重力作用下自由下落，重力做的功设为WG，由动能定理得

WG=m-m ①

由重力做功与重力势能改变的关系可知

WG=mg(h1-h2 )=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2 ②

①②联立可得

mgh1-mgh2=m-m，

即m+mgh1=m+mgh2

由机械能的定义得Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。

3.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，机械能的总量保持不变。

4.条件：只有重力或系统内弹力对物体做功，机械能的大小与运动方向和轨迹的曲、直无关。

5.表达式：

(1)m+mgh1=m+mgh2或Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。

(2)mgh1-mgh2=m-m，

即ΔEp减=ΔEk增。

[质疑辨析]

　　如图所示，蹦床运动员在向上的运动过程中。请对以下说法作出判断：

(1)离开蹦床前，蹦床的弹性势能减小，运动员的重力势能增大，运动员的机械能不变。 (×)

(2)离开蹦床前，蹦床的弹性势能转化为运动员的机械能，运动员的机械能增大。 (√)

(3)离开蹦床后，运动员的动能转化为运动员的重力势能，运动员的机械能不变。 (√)

[情境思考]

　　物理课上，老师让学生做了一个趣味实验：用细绳把橡皮球吊在高处，并把橡皮球拉到学生的鼻子尖前释放，保持头的位置不动，橡皮球摆回来时，橡皮球会打到鼻子吗?请解释原因。

　　提示：橡皮球不会打到鼻子。由伽利略的理想斜面实验知，若没有阻力，橡皮球刚好能回到初位置，遵循机械能守恒定律。若存在阻力，机械能损失，橡皮球速度为零时的高度低于开始下落时的高度，橡皮球一定不能到达鼻子的位置。

强化点(一) 机械能守恒定律的理解

任务驱动 　

　　如图所示为正在比赛的撑竿跳高运动员，如果忽略空气的阻力，运动员靠撑竿上升的过程中有什么力做功?运动员的机械能守恒吗?

提示：撑竿跳高运动员上升的过程中重力、竿的弹力都做功，运动员的机械能不守恒；但运动员和撑竿组成的系统机械能守恒。

[要点释解明]

1.机械能守恒的条件

(1)从做功的角度看，只有重力(或弹力)做功，机械能守恒。

①只有重力做功，单个物体的动能和重力势能相互转化，物体的机械能守恒。

②只有弹力做功，物体的动能和弹簧的弹性势能相互转化，物体与弹簧组成的系统机械能守恒。

③只有重力和弹力做功，物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，物体和弹簧组成的系统机械能守恒。