8.4机械能守恒定律高一物理（人教版2019）

第八章机械能守恒定律第4节机械能守恒定律动能和势能相互转化的例子在一定条件下，物体的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）之间可以相互转化，那么你知道它们在转化的过程中遵守什么规律吗？新课导入伽利略发现：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。思考：在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？ABhh问题1：当小球沿斜面从h高处由静止滚下时，小球的高度不断减小，而速度不断增大，说明了什么？ABhh1αβ任务一、追寻守恒量伽利略理想斜面实验问题2：当小球从斜面底端沿另一斜面向上滚动时，小球的位置不断升高，而速度不断减小，说明了什么？问题3：如果没有摩擦，小球上升的高度与原高度有什么关系，说明了什么？ABhh1αβ任务一、追寻守恒量伽利略理想斜面实验h发现：最高点，势能最大，动能为零；

最低点，势能最小，动能最大。此消彼长能是不变的任务二：能量之间的转化ACB1.动能与势能的相互转化----演示单摆运动问题1：小球的受力情况如何?问题2：由A到B过程中各个力做功情况如何？问题3：由B到A过程中各个力做功情况如何？问题4：这个实验说明了什么?任务二：能量之间的转化1.动能与弹性势能的相互转化----演示弹簧振子运动问题1：小球的受力情况如何?问题2：弹簧被拉伸的过程中，各个力做功情况如何？问题3：弹簧被压缩的过程中，各个力做功情况如何？问题4：这个实验说明了什么?问题5：动能和势能之间确实可以转化，那么在转化的过程中，动能和势能的和是否保持不变呢？vv任务三：机械能守恒定律1.概念：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。2.表达式：注意：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）②机械能具有相对性（其大小与参考系、零势能面的选取有关）3.标量：只有大小，没有方向，但有正、负之分。任务三：推导机械能守恒定律物理情景：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。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任务三：推导机械能守恒定律物理情景2：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。弹力做功与弹性势能的关系以上两式得移项结论物理情景2：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。

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。

任务四：理解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，但其他力不做功任务四：理解机械能守恒定律物体在外力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VF物体匀速上升（不计阻力）试分析物体机械能是否守恒？任务四：理解机械能守恒定律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。任务四：理解机械能守恒定律物理情景1：质量为m的物体自由下落过程中，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。v2Ah1h2Bv1自由落体运动任务五：机械能守恒定律的表达v2Ah1h2Bv1自由落体运动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任务五：机械能守恒定律的表达物理情景2：不计任何阻力时，A加速下落、B加速上升过程中问题：1.对A、B分别受力分析，判断系统机械能是否守恒？2.A的机械能如何变化，B的机械能如何变化3.写出A的机械能的减少量与B的机械能的增加量的关系。

任务五：机械能守恒定律的表达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。任务五：机械能守恒定律的表达表达式：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）任务五：机械能守恒定律的表达ΔEA＝－ΔEB③转移式：课堂练习CDACDA一、动能与势能的相互转化机械能=动能+势