机械能守恒定律高一物理完整版讲课件（人教版2019）

8.4机械能守恒定律追寻守恒量机械能机械能守恒定律机械能守恒定律的应用一、追寻守恒量伽利略斜面实验1.动力学角度：先加速下滑，后减速上滑。能否从其他的角度进行分析呢？伽利略斜面实验小球在运动的过程中，好像记得自己起始的高度，用物理学的语言来说，这说明存在一个与高度相关的物理量。这个量是守恒的，后来物理学家就把这个量叫做能量。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。伽利略斜面实验在伽利略斜面实验中，释放小球后，小球开始运动，获得速度，具有动能；当运动到斜面中间的某一位置时，小球又有一定的高度，具有势能；把小球的动能与势能的总和称为机械能。下滑时重力势能减少，动能增加上滑时重力势能增加，动能减少2.能量角度：【总结】1.重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式——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为另一种形式。二、机械能机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称，用符号E

表示。3.性质：机械能是标量，具有相对性1.概念：2.表达式：4.机械能之间的转化：4.机械能之间的转化：4.机械能之间的转化：动能与势能的相互转化是否存在某种定量的关系？我们讨论物体沿光滑曲面滑下的情形。这种情形下，物体受到重力和曲面支持力的作用，因为支持力方向与运动方向垂直，支持力不做功，所以，只有重力做功。情景1情景11.举例推导动能定理：功能关系：光滑曲面联立变形：【结论】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。情景1x原长

21光滑平面2.举例推导动能定理：功能关系：联立变形：情景2【结论】只有弹力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。情景2一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？

情景33.总结归纳动能定理：功能关系：W非=01.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。2.表达式：需要设定零势能面E1=E2Ek1+Ep1=Ek2+Ep2三、机械能守恒定律（1）研究对象——系统x原长

21物体+地球物体+地球+弹簧3.机械能守恒条件：3.机械能守恒条件：vv0GGv0G自由落体运动竖直上抛运动平抛运动（2）物体系统只受重力和系统内弹力，不受其他力。小球和弹簧组成的系统在竖直方向上做往返运动。（3）物体受重力或弹簧弹力，还受其他力，但其他力不做功。乙甲ABCA光滑斜面上运动的物体v03.机械能守恒条件：4.判断机械能是否守恒的方法

（1）用做功来判断：分析系统受力，只有重力或者弹力做功，没有其他力做功或者其他力做功代数和为零，则系统机械能守恒。（2）用能量转化来判定：系统只有动能和势能的相互转化，没有机械能与其他形式的能的转化，则系统机械能守恒。【典例1】下列情况中，说法正确的是（）A．物体做匀速运动时，机械能一定守恒B．物体所受合外力做功为零时，机械能一定守恒C．物体所受合外力做功不为零时，机械能可能守恒D．物体做曲线运动时，机械能一定不守恒练一练：【正确答案】C【变式训练】1.下列物体在运动过程中，机械能可视作守恒的是（）A．飘落中的秋叶B．乘电梯匀速上升的人C．沿粗糙斜面匀速下滑的木箱D．被掷出后在空中运动的铅球【正确答案】D练一练：【变式训练】2.如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()A．甲图物体A将弹簧压缩的过程中，物体A的机械能守恒B．乙图物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，机械能守恒C．丙图不计任何阻力时A加速下落、B加速上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒D．丁图不计空气阻力，小球由水平位置A处静止释放，运动到B处的过程中，机械能守恒BCDA与弹簧组成的系统机械能才守恒只有重力做功，其他力做功代数和为0AB组成的额系统内，只有动能与势能转化小球所受的拉力不做功，只有重力做功练一练：小结：四、机械能守恒定律的应用类别表达式物理意义从不同状态看Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或E初=E末初状态的机械能等于末状态的机械能从转化角度看Ek2-Ek1=Ep1-Ep2或ΔEk=-ΔEp动能的增加量等于势能的减少量从转移角度看或ΔEA=-ΔEB两个物体组成的系统，A物体增加的机械能等于B物体减少的机械能练一练：

【例1】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？练一练：练一练：

【例2】A的质量m1=4m，B的质量m2=m，斜面固定在水平地面上。开始时将B按在地面上不动，然后放手，让A沿斜面由静止下滑而B上升。斜面足够长，A与斜面无摩擦，如图，设当A沿斜面下滑s距离后，细绳突然断了，求B上升的最大高度H。（不计空气阻力、绳与滑轮摩擦）

【解题探究】（1）以A、B组成的整体为研究对象，在绳断之前机械能守恒吗？提示：因为只有重力做功，所以机械能守恒。（2）绳断之后B做什么运动，机械能守恒吗？提示：绳断之后B做竖直上抛运动，机械能守恒。练一练：【解析】A、B组成的系统机械能守恒，设细线断开时A与B速率为v，则有：4mgssin30°=（4m）v2+mv2+mgs解得：v=细线断了之后，物块B以初速度v做竖直上抛运动，机械能守恒：mgh=mv2解得h=0.2s物块B上升的最大高度为：H=h+s代入数据解得：H=1.2s答案：1.2s【规律方法】【拓展例题】含弹簧类机械能守恒问题【典例示范】（多选）（2016·全国卷Ⅱ）如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球从M点运动到N点的过程中（）练一练：A．弹力对小球先做正功后做负功B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差练一练：练一练：【正确解答】选B、C、D。由于小球在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN<，所以小球在M处弹簧处于压缩状态，弹簧给小球压力；在N处弹簧处于拉伸状态，弹簧给小球拉力。因为∠ONM<∠OMN<，所以，小球向下运动过程中，弹簧先缩短再伸长，故弹力对小球先做负功再做正功后做负功，选项A错误；弹簧的长度等于原长时小球所受的合力等于重力，弹簧处于水平时，小球在竖直方向上合力也等于重力，这两个时刻小球的加速度等于重力加速度，选项B正确；弹簧长度最短时，弹