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1、第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律第第4 4节节 机械能守恒定律机械能守恒定律新教材人教版（2019版）物理（高中必修第二册）生活中有很多动能和势能相互转化的例子课堂引入1.1.动能和势能之间的转化动能和势能之间的转化是通过什么来是通过什么来实现实现的呢？的呢？2.2.动能和势能之间的相互动能和势能之间的相互转化遵循什么转化遵循什么规律规律呢？呢？思考：思考讨论伽利略伽利略理想斜理想斜面实验面实验ABhh探究：小球能否到达等高处探究：小球能否到达等高处试证明试证明：小球在小球在光滑光滑的斜面上从高为的斜面上从高为h处由静止滚下，滚上另一光处由静止滚下，滚上另一光滑的斜面，速度变为零时的
2、高度为滑的斜面，速度变为零时的高度为h，h和和h的大小关系怎样？如的大小关系怎样？如果减小斜面果减小斜面B的倾角呢？的倾角呢？思考讨论实验表明：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。ABhh实验辨析点点击画面播放画面播放视频观看视频1.1.重力势能与动能相互转化重力势能与动能相互转化A AB B：物体的速度增加，即物物体的速度增加，即物体的动能增加，说明物体的重体的动能增加，说明物体的重力势能转化成了动能。力势能转化成了动能。二二A AC CB BBCBC：重力对物体做负功，物体的
3、速度减小，重力对物体做负功，物体的速度减小，即即动能减少。但高度动能减少。但高度增加，增加，即即重力势能增加。说明物体的动能转化成了重力势能。重力势能增加。说明物体的动能转化成了重力势能。结论结论:物体的物体的动能动能和和重力势能重力势能可以可以相互转化。相互转化。一、动能和势能的转化一、动能和势能的转化2.2.弹性势能与动能相互转化弹性势能与动能相互转化由小球接触弹簧到速度为零的这一过程中，弹力做负功，弹簧由小球接触弹簧到速度为零的这一过程中，弹力做负功，弹簧的弹性势能增加，而物体速度减小，动能减少。小球原来的的弹性势能增加，而物体速度减小，动能减少。小球原来的动动能转化成了弹性势能。能转化
4、成了弹性势能。v=6m/sv=0一、动能和势能的转化一、动能和势能的转化被被压缩压缩的弹簧具有的弹簧具有弹性势能弹性势能，当弹簧恢复原来形状当弹簧恢复原来形状时，就把跟它接触的时，就把跟它接触的物体弹出去。这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体物体弹出去。这一过程中，弹力做正功，弹簧的弹性势能减少，而物体得到一定的速度，动能增加。物体原来的得到一定的速度，动能增加。物体原来的弹性势能转化成了动能。弹性势能转化成了动能。2.2.弹性势能与动能相互转化弹性势能与动能相互转化弹簧恢复原来形状弹簧恢复原来形状v=6m/s压缩的弹簧压缩的弹簧v=0一、动能和势能的转化一、动能和势能的转化运动
5、员从跳板上弹起的过程中，跳板的弹性势能转化为运动员的动能。结论:物体的动能和弹性势能可以相互转化。一、动能和势能的转化一、动能和势能的转化重力势能重力势能、弹性势能弹性势能与与动能动能都是机都是机械运动中的能量形式，统称为械运动中的能量形式，统称为机械机械能能（mechanical energymechanical energy）。通过。通过重力或弹力做功，机械能可以从一重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式。种形式转化成另一种形式。3.3.机械能机械能一、动能和势能的转化一、动能和势能的转化一一个个小小球球在在真真空空中中做做自自由由落落体体运运动动，另另一一个个同同样样的的小
6、小球球在在黏黏性性较较大大的的液液体体中中由由静静止止开开始始下下落落。它它们们都都由由高高度度为为 h h1 1 的的地地方方下下落落到到高高度度为为 h h2 2 的的地地方方。在在这这两两种种情情况况下下，重重力力做做的的功功相相等等吗吗？重重力力势势能能的的变变化化相相等等吗吗？动动能能的的变变化化相相等等吗吗？重重力力势势能能各各转化成什么形式的能？转化成什么形式的能？一、动能和势能的转化一、动能和势能的转化h2h1v2h1h2hv1情景一：落体运动（选地面为参考面）只有重力作功的情况下，物体的机械能总量保持不变。二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律情景二：情景二：曲线运动曲线运动
7、一个物体沿着光滑的曲面滑下，在一个物体沿着光滑的曲面滑下，在A A点时动能为点时动能为E Ek1k1，重力势能为，重力势能为E Ep1p1 ；在；在B B点时动能为点时动能为E Ek2k2，重力势能为，重力势能为E Ep2p2 。试判断物体在。试判断物体在A A点的机械能点的机械能E E1 1和和在在B B点的机械能点的机械能E E2 2的关系。的关系。由动能定理：由动能定理：G GF FN N只有重力作功的情况下，物体的只有重力作功的情况下，物体的机械能总量保持不变机械能总量保持不变。二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律在在只有弹簧弹力做功只有弹簧弹力做功的的物体和弹簧物体和弹簧系统系统内内
8、，动能和弹性势能相互转化，动能和弹性势能相互转化，且且机械能的总量保持不变机械能的总量保持不变。在光滑水平面上，设弹簧被压缩在光滑水平面上，设弹簧被压缩x1时弹性势能为时弹性势能为EP1，动能为，动能为EK1,设弹簧被压缩设弹簧被压缩x2时弹性势能为时弹性势能为EP2，动能为，动能为EK2情景三：情景三：弹簧弹力做功弹簧弹力做功由动能定理：由动能定理：二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律1.1.内容：内容：在在只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。以相互转化，而总的机械能保持不变。2.2.表达式：表
9、达式：守恒观点守恒观点转化观点转化观点或或 Ek减减=Ep增增（2 2）Ek=-Ep （1 1）EK2+EP2=EK1+EP1 即即 E2=E1二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律如图所示，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，小球的机械能守恒例1习题精讲习题精讲1 1(2021江苏南通市高一月考)关于机械能守恒，下列说法正确的是A.人乘电梯减速上升
10、的过程，机械能一定守恒B.物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒C.物体做平抛运动时，机械能一定守恒D.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒针对训练习题精讲习题精讲2 23.3.守恒条件守恒条件物体系统内只有重力或弹力做功物体系统内只有重力或弹力做功(其他力不做功其他力不做功)，机械能守恒。，机械能守恒。（此处弹力高中阶段特指弹簧类弹力）（1 1）系统不受外力。）系统不受外力。（2 2）系统）系统受其他力受其他力，而其他力不做功而其他力不做功，只有重力（弹力）做功；，只有重力（弹力）做功；（3 3）系统受外力，）系统受外力，除重力（弹力）以外的力也做功，除重力（弹力）以外的力也做功，但
11、外力做功的但外力做功的代数和为零。代数和为零。4.4.对守恒条件的对守恒条件的理解：理解：二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律1.1.确定确定研究对象；研究对象；2.2.对研究对象进行正确的对研究对象进行正确的受力受力分析；分析；3.3.判定各个力是否判定各个力是否做功做功，并分析是否符合机械能守恒的条件；，并分析是否符合机械能守恒的条件；4.4.视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在视解题方便选取零势能参考平面，并确定研究对象在始、末始、末状状态时的机械能；态时的机械能；5.5.根据根据机械能守恒定律列出方程机械能守恒定律列出方程，或再辅之以其他方程，进行求解。，或再辅之以其他方程，
12、进行求解。三、机械能守恒定律的一般应用步骤三、机械能守恒定律的一般应用步骤在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势在只有重力或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。能可以相互转化，而总的机械能保持不变。内容：内容：表达式：表达式：适用条件：适用条件：只有重力做功或弹力做功只有重力做功或弹力做功机机械械能能守守恒恒定定律律四、课堂小结四、课堂小结运动员在A点时的机械能(2021南平八中高一月考)如图所示，质量m60 kg的运动员以6 m/s的速度从高h8 m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，g10 m/s2，一切阻力可忽略不计.
13、求：(1)运动员在A点时的机械能；例2答案5 880 J习题精讲习题精讲3 3运动员从A运动到B的过程，根据机械能守恒定律得(2)运动员到达最低点B时的速度大小；答案14 m/s解得vB14 m/s.习题精讲习题精讲3 3运动员从A运动到斜坡上最高点的过程，由机械能守恒定律得Emghm解得hm9.8 m.(3)运动员继续沿斜坡向上运动能到达的最大高度.答案9.8 m习题精讲习题精讲3 3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4 kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度开始运动并挤压弹簧，求：(1)弹簧的最大弹性势能；例3答案50 J习题精讲习题精讲4 4(2)木块被弹回速度增大到3 m/s时弹簧的弹性势能.答案32 J习题精讲习题精讲4 4如图，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上.其上方A位置有一小球，小球从静止开始下落到B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零.不计空气阻力，则小球A.下落至B处速度最大B.由A至D的过程中机械能守恒C.由B至D的过程中，小球的机械能增加D.由A运动到D时，重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量例4习题精讲习题精讲5 5