【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

8.4机械能守恒定律观察麻省理工学院教授上机械能守恒定律这一节课时的演示实验，思考钢球摆动时发生了怎样的能量转化，钢球为什么在返回到教授哪里时不会撞到教授的下巴。观察与思考观察麻省理工学院教授上机械能守恒定律这一节课时的演示实验，思考钢球摆动时发生了怎样的能量转化，钢球为什么在返回到教授哪里时不会撞到教授的下巴。（忽略空气阻力）观察与思考OAB观察麻省理工学院教授上机械能守恒定律这一节课时的演示实验，思考钢球摆动时发生了怎样的能量转化，钢球为什么在返回到教授哪里时不会撞到教授的下巴。（忽略空气阻力）O→A:重力势能Ep逐渐减小，动能Ek逐渐增大，钢球的重力势能逐渐转化为钢球的动能在A点：钢球的重力势Ep能最小，钢球的动能最大观察与思考OAB观察麻省理工学院教授上机械能守恒定律这一节课时的演示实验，思考钢球摆动时发生了怎样的能量转化，钢球为什么在返回到教授哪里时不会撞到教授的下巴。（忽略空气阻力）A→B:动能Ek逐渐减小，重力势能Ep逐渐增大，钢球的重力势能逐渐转化为钢球的动能在B点：钢球的重力势Ep能最大，钢球的动能最小（为0）观察与思考OAB观察麻省理工学院教授上机械能守恒定律这一节课时的演示实验，思考钢球摆动时发生了怎样的能量转化，钢球为什么在返回到教授哪里时不会撞到教授的下巴。（忽略空气阻力）O→A:钢球的重力势能的减少量等于钢球动能的增加量。A→B:钢球的动能的减少量等于钢球的重力势能增加量。猜想：钢球在任意位置处重力势能与动能之和总是相等。即Ep+Ek=c观察与思考OAB除了钢球摆动时存在重力势能与动能的相互转化之外，类似的情况还有很多：一、动能和势能的相互转化弯曲的弓弦恢复原状时，弹性势能转化为动能弯曲的跳板恢复原状时，弹性势能转化为重力势能和动能1.定义：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（mechanicalenergy）。机械能等于物体的动能和势能之和。用E表示。2.表达式：E=Ek+EP二、机械能1.定义：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（mechanicalenergy）。机械能等于物体的动能和势能之和。用E表示。2.表达式：E=Ek+EP二、机械能猜想：在空气阻力可以忽略时，钢球的重力势能与动能在相互转化时，在任意位置处重力势能与动能之和总是相等。即Ep+Ek=c也就是在空气阻力可以忽略时，钢球摆动时总的机械能保持不变：

Ep1+Ek1=Ep2+Ek2三、机械能守恒定律OAB我们讨论物体沿光滑曲面滑下的情形。在图8.4-3中，质量为mde物体在某一时刻处在高度为h1

的位置A，这时它的速度是v1。经过一段时间后，物体下落到高度为h2

的另一位置B，这时它的速度是v2

。1.写出重力势能的减少量；2.写出动能的增加量;3.任何一种能量发生变化的时候都会伴随着相应的力做功，重力势能减少对应什么力做功，动能增加对应什么做功，具体关系怎样？三、机械能守恒定律

三、机械能守恒定律Ep1+Ek1=Ep2+Ek2同样，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能互相转化时总的机械能也保持不变。如图，光滑小球套在水平杆上运动，C为原长处，从A到B过程中分析能量的变化，判定弹簧和小球系统机械能是否守恒。WF=EPA-EPBW总=WF=EkB-EkA⇒WF=EPA-EPB=EkB-EkAEPA+EkA=EPB+EkB三、机械能守恒定律1.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.条件：（1）系统内只有重力（或弹力）做功；

（2）只发生动能和势能间的相互转化。3.表达式：

①

E2=E1

EP2+EK2=EP1+EK1

②

E减＝E增三、机械能守恒定律4.守恒的判断方法(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。E=Ek+EP三、机械能守恒定律例1如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(

)A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B．乙图中，A置于光滑水平面上，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力和滑轮质量时A加速下落、B加速上升过程中，A、B系统机械能守恒D．丁图中，系在橡皮条一端的小球向下摆动时，小球的机械能守恒典型例题：一、对机械能守恒定律的理解和判断例2把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆（图8.4-5），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？典型例题：二、机械能守恒定律的应用（单个物体）例3质量为0.5kg的石块从10m高处以30°角斜向上方抛出（图8.4-7），初速度v0的大小为5m/s。不计空气阻力，g取10m/s2。（1）石块落地时的速度是多大？请用机械能守恒定律和动能定理分别讨论。（2）石块落地时速度的大小与下列哪些量有关，与哪些量无关？说明理由。A.石块的质量B.石块的初速度C.石块初速度的仰角D.石块抛出时的高度典型例题：二、机械能守恒定律的应用（单个物体）例4如图所示，质量m＝60kg的运动员以6m/s的速度从高h＝8m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B所在平面为参考平面，g＝10m/s2，一切阻力可忽略不计．求：(1)运动员在A点时的机械能；(2)运动员到达最低点B时的速度大小；(3)运动员继续沿斜坡向上运动能到达的最大高度．典型例题：二、机械能守恒定律的应用（单个物体）例5一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球的3倍。用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地面的高度是h，A球静止于地面，如图8.4-8所示。释放B球，当B球刚落地时，求A球的速度大小。定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g。典型例题：二、机械能守恒定律的应用（多个物体系统）例6如图所示，水平轻弹簧一端与墙相连处于自由伸长状态，质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5m/s的速度开始运动并挤压弹簧，求：(1)弹簧的最大弹性势能；(2)木块被弹回速度增大到3m/s时弹簧的弹性势能．典型例题：二、机械能守恒定律的应用（多个物体系统）例7把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图8.4-9甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C（图8.4-9乙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态。已知B、A