【物理】机械能守恒定律 课件 2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章

机械能守恒定律人教版必修二8.2机械能守恒1、知道机械能守恒的条件，会根据机械能守恒的条件判断一个过程机械能是否守恒。2、能运用机械能守恒定律解决有关问题。一、学习目标1．机械能：(1)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)机械能可以从一种形式转化成另一种形式。2.机械能守恒定律：

在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。3．机械能守恒条件

物体系统中只有重力或弹力做功。4．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)只有重力和弹力做功，发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化。(4)除受重力或弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和始终为零。二、知识回顾5．判断机械能是否守恒的方法(1)做功条件分析：只有重力和系统内弹力做功，其他力不做功或做功的代数和始终为零。(2)能量转化分析：系统内只有动能、重力势能及弹性势能的相互转化，即系统内只有物体间的机械能相互转移，则机械能守恒。(3)定义判断法：如物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时，动能不变，势能变化，机械能不守恒。二、知识回顾1.单个物体2.绳连物体3.杆连物体目

录4.弹簧连接体单个物体PART1

【参考答案】A【典例2】如图，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（

）A.重力做功2mgRB.机械能减少

mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功

mgR图4【解析】从P到B的过程中，小球下降的高度为R，WG＝mgR，选项A错误；【正确答案】D【典例3】光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点连接,导轨半径R=0.5m,一个质量m=2kg的小球在A处压缩一轻质弹簧,弹簧与小球不拴接。用手挡住小球不动,此时弹簧弹性势能Ep=49J,如图所示。放手后小球向右运动脱离弹簧,沿半圆形轨道向上运动恰能通过最高点C,g取10m/s2。求:(1)小球脱离弹簧时的速度大小;(2)小球从B到C克服阻力做的功;(3)小球离开C点后落回水平面时的动能大小。

【参考答案】AB绳连物体PART2系统的机械能守恒由两个或两个以上的物体所构成的系统，其机械能是否守恒，要看两个方面（1）系统以外的力是否对系统对做功，系统以外的力对系统做正功，系统的机械能就增加，做负功，系统的机械能就减少。不做功，系统的机械能就不变。（2）系统间的相互作用力做功，不能使其它形式的能参与和机械能的转换。系统内物体的重力所做的功不会改变系统的机械能。系统间的相互作用力分为三类：

刚体产生的弹力：比如轻绳的弹力，斜面的弹力，轻杆产生的弹力等

弹簧产生的弹力：系统中包括有弹簧，弹簧的弹力在整个过程中做功，弹性势能参与机械能的转换。

其它力做功：比如炸药爆炸产生的冲击力，摩擦力对系统对功等。在前两种情况中，轻绳的拉力，斜面的弹力，轻杆产生的弹力做功，使机械能在相互作用的两物体间进行等量的转移，系统的机械能还是守恒的。虽然弹簧的弹力也做功，但包括弹性势能在内的机械能也守恒。但在第三种情况下，由于其它形式的能参与了机械能的转换，系统的机械能就不再守恒了。

分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的分速度大小相等。用好两物体的位移大小关系或竖直方向高度变化的关系。对于单个物体，一般绳上的力要做功，机械能不守恒；但对于绳连接的系统，机械能则可能守恒。常见模型【典例4】如图所示，质量均为m的物体A和B，通过轻绳跨过定滑轮相连。斜面光滑，倾角为θ，不计绳子和滑轮之间的摩擦。开始时A物体离地的高度为h，B物体位于斜面的底端，用手托住A物体，使A、B两物体均静止。现将手撤去。(1)求A物体将要落地时的速度为多大？(2)A物体落地后，B物体由于惯性将继续沿斜面向上运动，则B物体在斜面上到达的最高点离地的高度为多大？

【典例5】（多选）如图，将质量为3m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点下方距离为d处。现将环从A处由静止释放，不计一切摩擦阻力，杆足够长，下列说法正确的是（）A．环到达B处时，重物上升的高度B．环到达B处时，环与重物的速度大小相等C．环从A到B，环减少的机械能大于重物增加的机械能D．环能下降的最大高度为AD

C【典例7】（2021·渝中区·重庆巴蜀中学高三月考）如图所示，将质量为3m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点下方距离为d处。现将环从A处由静止释放，不计一切摩擦阻力，杆足够长，下列说法正确的是（）A．环到达B处时，重物上升的高度B．环到达B处时，环与重物的速度大小相等C．环从A到B，环减少的机械能大于重物增加的机械能D．环能下降的最大高度为D杆连物体PART3

平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒。常见模型【典例9】如图所示，长为2L的轻质杆一端用铰链固定于O点，杆的中点固定有质量为m的小球A，杆的另一端固定有质量为2m的小球B。现将杆从水平位置由静止释放，不计杆、球系统在竖直平面内转动过程中所受的摩擦，重力加速度为g，求：（1）刚释放杆时，B球的加速度大小a；（2）由水平位置转过90°时，杆转动的角速度ω；（3）杆转至竖直位置时，杆对铰链的作用力F。【典例9】如图，质量不计的硬直杆的两端分别固定质量均为m的小球A和B，它们可以绕光滑轴O在竖直面内自由转动.已知OA＝2OB＝2L，将杆从水平位置由静止释放.(重力加速度为g)(1)在杆转动到竖直位置时，小球A、B的速度大小分别为多少？(2)在杆转动到竖直位置的过程中，杆对A球做的功？图8（1）小球A和B及杆组成的系统机械能守恒，设转到竖直位置的瞬间A、B的速率分别为vA、vB，由圆周运动得，vA=2vB

【参考答案】A弹簧连接体PART1

A【典例12】水平面上固定一个倾角θ＝30°的光滑斜面，斜面底端挡板与斜面垂直，两块可视为质点的物块a和物块b，质量分别为m和2m，它们之间用劲度系数为k的轻弹簧拴接，开始时施加外力使得物块a和b间的弹簧处于原长置于斜面上，此时物块a离斜面底端挡板的距离为L。现撤去外力，让两物块自由滑下，当物块a接触挡板时，速度瞬间变为零，此后物块b运动到最高点时，物块a恰好不离开挡板，不计任何阻力，重力加速度为g。则从两物块自由下滑到物块b第一次回到最高点这一过程，下列说法正确的是(

)D

1.多个物体组成的系统，单个物体机械能一般不守恒，系统机械能往往是守恒的；2.关联物体注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系；机械能守恒定律表达