全优课堂·物理·必修第二册(粤教版)·课件 第4章　第5节 机械能守恒定律

第四章机械能及其守恒定律第五节机械能守恒定律

1.知道动能与势能的相互转化和机械能的概念.2.掌握机械能守恒定律，知道机械能守恒的条件.3.能够应用机械能守恒定律分析相关的实际问题．课前·

自主预习1．动能与势能的相互转化(1)转化条件：_______或________做功．(2)转化特点：做正功时，______向________转化；做负功时，_______向________转化．2．重力势能、弹性势能与动能统称为_________．动能与势能的相互转化重力弹力势能动能动能势能机械能1．内容：在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能发生__________，而系统的机械能总量__________．2．守恒定律表达式(1)Ek2－Ek1＝__________，即ΔEk＝________．(2)Ek2＋Ep2＝___________．(3)E2＝_____．3．守恒条件：只有__________________做功．机械能守恒定律互相转化保持不变Ep1－Ep2－ΔEpEk1＋Ep1E1重力或系统内弹力课堂·

重难探究1．对机械能守恒条件的理解(1)只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化．(2)只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化．(3)只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化．(4)除受重力和弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零．机械能守恒的理解与判断2．判断机械能守恒的方法(1)做功分析法(常用于单个物体)(2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统)(3)机械能的定义法机械能等于动能与势能之和，若一个过程中动能不变，势能变化，则机械能不守恒，如匀速上升的物体机械能增加．例1

(2023年中山一中月考)下列关于配图的说法正确的是 (

)A．图甲中过山车从轨道高处冲下来的过程中机械能守恒B．图乙中橡皮条弹力对模型飞机做功，飞机机械能守恒C．图丙中握力器在手的压力下弹性势能增加了D．图丁中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能守恒【答案】C【解析】过山车从轨道高处冲下来的过程中，由于空气阻力做负功，机械能减小，减小的机械能转化为内能，机械能不守恒，A错误；橡皮条弹力对模型飞机做功，弹性势能转化为飞机的动能，飞机的机械能增大，B错误；握力器在手的压力作用下，握力计的形变量增大，弹性势能增大，C正确；撑杆跳高运动员在上升过程中，由于克服空气阻力做功，机械能减小，减小的机械能转化为内能，机械能不守恒，D错误．变式1

(多选)(2024年广州六中期中)下列关于机械能是否守恒的叙述，正确的是

(

)A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B．做变速运动的物体机械能可能守恒C．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D．若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒【答案】BD【解析】做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒，如匀速下降的降落伞机械能减少，机械能不守恒，A错误；做变速运动的物体机械能可能守恒，如自由落体运动，B正确；外力做功为零，机械能不一定守恒，如在空中匀速下落的物体，外力对物体做功为零，机械能不守恒，C错误；若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒，D正确．变式2

(2024年山东省实验中学期中)如图所示，曲面体Р静止于光滑水平面上，物块Q自Р的上端由静止释放．Q与P的接触面光滑，Q在P上运动的过程中，下列说法正确的是 (

)A．P对Q做功为零B．P对Q做负功C．物块Q的机械能守恒D．物体Q的机械能增加【答案】B【解析】Q在P上运动的过程中，曲面体P向左运动，P对Q的弹力与运动的位移的夹角大于90°，根据W＝Fscosα，P对Q做负功，A错误，B正确；Q在P上运动的过程中，系统中P和Q之间的作用力做功之和为零，系统只有重力做功，系统机械能守恒，故斜面体增加的动能等于物块减少的机械能，物块Q的机械能减小，C、D错误．1．机械能守恒定律的不同表达式机械能守恒定律的应用项目表达式物理意义说明从守恒的角度看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必须先选参考平面项目表达式物理意义说明从转化角度看Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp过程中动能的增加量等于势能的减少量不必选参考平面从转移角度看EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能例2

(多选)(2024年广州二中期中)如图竖直细管固定在薄板上，光滑钢球在右侧直管被磁铁吸住，移动磁铁可使钢球从不同高度释放．撤去磁铁，钢球静止下滑并进入管道做圆周运动．已知钢球质量为m，管道半径为R，左右两侧管口到薄板距离分别为R和4R，重力加速度为g，则 (

)【答案】AD【答案】BC小练·

随堂巩固1．(多选)(2023年广州海珠区质检)蹦极是目前比较热门的一项运动．一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从地面上方的高台跳下，到最低点时，距地面还有一定高度，如图所示，忽略空气阻力，运动员可视为质点，下列说法正确的是 (

)A．下落过程中，运动员到达最低点前重力势能始终减小B．下落过程中，重力势能的变化量与参考平面的选取有关C．下落过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D．蹦极绳张紧后的下落过程中，由于弹力做负功，运动员动能减小【答案】AC【解析】在运动的过程中，运动员一直下降，则重力势能一直减小，A正确；下落过程中重力势能的变化量由高度差决定，有ΔEpG＝mg·Δh，则与参考平面选取无关，B错误；蹦极过程中，弹性绳的拉力做负功，运动员所受重力做正功，则运动员、地球和蹦极绳所组成的系统无其他力做功，系统的机械能守恒，C正确；运动员到达最低点前的下落过程中，弹力做负功，而重力做正功，速度先增大后减小，则动能先增大后减小，D错误．2．(多选)如图所示，运动员把铅球(视为质点)从A点(离手后的一点)斜向上抛出，不计空气阻力，B点是轨迹的最高点，C点(比A点的位置低)是下落过程中的点，下列说法正确的是 (

)A．铅球在最高点B的速度为0B．铅球从A点运动到B点的过程中机械能守恒C．铅球在A点的动能小于在C点的动能D．铅球在B点的机械能等于其落地时的机械能【答案】BCD【解析】铅球被抛出后做斜上抛运动，此运动可分解为水平方向的匀速直线运动，竖直方向的匀变速直线运动，在最高点时竖直方向的速度为0，水平方向的速度不为0，则铅球在最高点的速度不为0，A错误；铅球抛出后做斜上抛运动，只有重力做功，则铅球从A点运动到B点的过程中机械能守恒，B正确；对铅球由动能定理可知，由于C点低于A点，此过程中合力做正功，动能增加，则铅球在A点的动能小于在C点的动能，C正确；由机械能守恒可知，铅球在B点的机械能和落地时的机械能相等，D正确．3．(2024年佛山七校联考)如图所示，某企鹅以如图所示方向斜向上跳水，它距海面高为h，速度大小为v0，不计空气阻力，企鹅落水时的速度大小为v，已知重力加速度为g，下列说法正确的是 (

)【答案】C4．(多选)(2024年韶关期中)图甲为某科技兴趣小组制作的重力投石机示意图．支架固定在水平地面上，轻杆AB可绕支架顶部水平轴OO′在竖直面内自由转动．A端凹槽内装有一石子，B端固定一配重．某次打靶时，将杆沿逆时针方向转至与竖直方向成θ角后由静止释放，杆在配重重力作用下转到竖直位置时石子被水平抛出．石子投向正前方竖直放置的靶，打到靶心上方的“6”环处，如图乙所示．若要打中靶心的“10”环处，可能实现的途径有(

)A．仅增大石子的质量B．仅增大配重的质量C．仅增大投石机到靶的距离D．仅增大θ角【答案】AC【解析】仅增大石子的质量，根据机械能守恒定律，石子平抛的初速度变小，抛物线向下偏移，可以击中靶心，A正确；仅增大配重的质量，根据机械能守恒定律，石子平抛的初速度变大，抛物线向上偏移，不能击中靶心，B错误；仅增大投石机到靶的距离，抛物线向左偏移，可以击中靶心，C正确；仅增大θ角，配重升高，根据机械能守恒定律，石子平抛的初速度变大，抛物线向上偏移，不能击中靶心，D错误．5．如图甲、乙所示，两种不同的半圆形光滑竖直轨道A、B，底端都与一光滑水平轨道相连并相切于B点，两轨道的半径均为R，图乙中管道