8.4.1 机械能守恒定律 课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.4.1机械能守恒定律第八章机械能守恒定律小球好像能够“记住”自己的最高位置伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）hh1ABαβ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。能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律。

我们学习过哪些能？机械能势能动能重力势能弹性势能Ep=mgh今天我们一起研究一下机械能的守恒！！ACB动能与势能的相互转化重力势能与动能相互转化A→B：物体的速度增加，即动能增加，说明物体的重力势能转化成了动能。B→C：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。重力势能和动能可以相互转化寻找重力势能与动能相互转化的定量关系情境1落体运动（选地面为参考面）h2h1v2v1①物体在A、B处的机械能EA、EB②比较物体在A、B处的机械能的大小AB由动能定理:WG＝mgh1－mgh2由重力做功:只有重力做功，物体的机械能总量保持不变。寻找重力势能与动能相互转化的定量关系情境2物体沿光滑曲面滑下①物体在A、B处的机械能EA、EB②比较物体在A、B处的机械能的大小由动能定理:WG＝mgh1－mgh2由重力做功:只有重力做功，物体的机械能总量保持不变。v1v2机械能守恒定律物体系统的机械能守恒定律内容：只有重力做功时，物体只发生动能与重力势能的相互转化，总的机械能保持不变.表达式：①Ek2+EP2=Ek1+EP1即E2=E1（守恒观点）②ΔEk=

-ΔEp

或

ΔEk减=ΔEp增（转化观点）ACB机械能守恒定律物体系统的机械能守恒定律机械能守恒条件：ACB只有重力做功时系统物体+地球研究对象：如何理解“只有重力做功”？①只受重力作用如：自由落体运动、抛体运动竖直上抛竖直下抛平抛斜抛②除受重力外，还受其他力作用，但其他力不做功物体沿光滑斜面下滑单摆ACB物体沿光滑曲面下滑如何理解“只有重力做功”？③除重力做功外，其他力也做功，但其他力做功代数和为零。vF物体在外力

F作用下沿斜面上滑，且

F=ff例题1.下列物体在运动过程中,可视为机械能守恒的是()A.飘落中的树叶B.乘电梯匀速上升的人C.被掷出后在空中运动的铅球D.沿粗糙斜面匀速下滑的木箱CA

O

B观察弹簧振子的运动，说一说弹簧弹性势能与小球动能之间是否存在转化关系？这说明什么？存在！说明小球动能与弹簧弹性势能可以互相转化寻找小球动能与弹簧弹性势能相互转化的定量关系情境3弹簧弹力做功①物体在①、②处的机械能E1、E2②比较物体在①、②处的机械能的大小在光滑水平面上，设弹簧被压缩到①位置时弹性势能为

EP1，动能为

EK1,设弹簧被压缩到②位置时弹性势能为

EP2，动能为

EK2原长①②情境3弹簧弹力做功对小球由动能定理:W弹＝EP1-EP2由弹簧弹力做功:只有系统内弹力做功，系统机械能总量保持不变。原长①②②比较物体在①、②处的机械能的大小移项机械能守恒定律弹簧与物体系统的机械能守恒定律内容：在只有系统内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。表达式：①Ek2+EP2=Ek1+EP1即E2=E1（守恒观点）②ΔEk=

-ΔEp

或

ΔEk减=ΔEp增

（转化观点）③ΔEA=

-ΔEB

或

ΔEA减=ΔEB增（转移观点）重点内容守恒条件机械能守恒定律机械能守恒条件：ACB只有重力和系统弹力做功系统物体+地球+弹簧研究对象：弹簧与物体系统的机械能守恒定律如何理解“只有重力和系统弹力做功”？①物体只受重力或弹簧弹力，不受其他力②物体除受重力和系统弹力做功外，还受其他力，但其他力不做功③除受受重力和系统弹力做功外，还有其他力做功，但其他力做功代数和为零机械能守恒定律内容：在只有重力和系统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。表达式：①Ek2+EP2=Ek1+EP1即E2=E1（守恒观点）②ΔEk=

-ΔEp

或

ΔEk减=ΔEp增

（转化观点）③ΔEA=

-ΔEB

或

ΔEA减=ΔEB增（转移观点）④ΔE=0（变化观点）重点内容守恒条件机械能守恒定律重点内容系统物体+地球研究对象：物体+地球+弹簧机械能守恒条件：只有重力和系统弹力做功机械能守恒定律能量转化：做功：判断机械能是否守恒的方法分析系统受力，只有重力和系统弹力做功，则系统机械能守恒分析系统能量转化，系统只有动能和势能的相互转化，则系统机械能守恒直接判断法：利用机械能的定义分析动能和势能的和是否变化下列实例中哪些情况机械能是守恒的跳伞员利用降落伞在空中匀速下落抛出的篮球在空中运动v光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升v例题2.试判断下列各运动中机械能是否守恒(均不计空气阻力和摩擦阻力)1.抛出的手榴弹的运动2.细绳拴着小球在水平面内做匀速圆周运动3.手拉着一物体沿斜面匀速上滑4.套在光滑圆环上的小球在竖直面内做圆周运动5.起重机吊起一物体6.自由下落的小球压缩弹簧后又被弹回7.弹簧下吊一小球上下振动8.蹦极例题3.把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个单摆（如图所示），摆长为L，最大偏角为θ。求小球运动到最低位置时的速度为多大？分析：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。ACOL

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。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：机械能守恒定律机械能守恒定律的应用步骤确定研究对象1对研究对象进行正确的受力分析2判定各个力是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件3视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在初、末状态时的机械能。4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能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；追寻守恒量——能量势能和动能之间可以相互转化动能与势能的转化机械能在只有重力和系统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。机械能守恒定律在只有重力和系统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。机械能守恒定律1、表达式2、适用条件只有重力做功或弹力做功注：此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力1.在北京冬奥会的滑雪比赛中，运动员从陡坡下滑、加速、起跳，然后在落差100多米的山地上自由“飞翔”。针对从陡坡加速下滑的过程，下列说法正确的是（）A．运动员的动能不变B．运动员的重力势能不变C．运动员的重力势能减小D．运动员的动能转化为重力势能C2.如图所示，从某高度处，将质量为

m

的小球斜向上方抛出，初速度为

v0，小球到达最高点时的速度为

v1，最大高度为

h，重力加速度为

g。以地面为参考平面，不计空气阻力。下列正确的是（）A．落地时，小球的动能为B．抛出时，小球的机械能为

mghC．抛出时，小球的重力势能为

mghD．抛出时，人对小球做功为A3.如图甲所示，置于水平地面上质量为m的物体，在竖直拉力F作用下，由静止开始向上运动，其动能Ek与距地面高度h的关系图像如图乙所示，已知重力加速度为g，空气阻力不计。下列说法正确的是()A．在0～h0过程中，F

大小始终为mgB．在0～h0和h0～2h0过程中，F

做功之比为4∶3C．在0～2h0过程中，F

做功为4mgh0D．在2h0～3.5h0过程中，物体的机械能不断减少