人教版高中物理高中物理必修二《重力势能》机械能守恒定律1
8.4机械能守恒定律课件-2023学年高一物理人教版(2019)必修第二册
v1 2gH sin
v2 长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且
使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链
条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开
桌边时的速度大小为多大？
末
Ek1 0
E p1 L m g L
代入可得：
= + = +
= + = +
即：
=
结论：
+ = +
+ = +
守恒和相等的区别：
守恒：如果某一个物理量在某个过程中始终保持不变，
A点时 − =
=
可得 =
A
【例】光滑斜面倾角37, A、B是两个质量均为m的物体，
用轻绳跨过定滑轮相连，A搁在斜面上，B竖直
吊着离地面高度为1m，先用手托住B，使B无初
速释放，试求B着地后A还能沿斜面向上滑行多
远？
A
B
【例】如图所示，长为2L的轻杆OB，O端装有转轴，B端固定
这个小实验说明了什么？
小球在往复运动过程中弹性势能和动能在
不断转化。小球在往复运动过程中总能回
到原来的位置。
可见，弹性势能和动能的总和应该保持不
变。即机械能保持不变。
二、动能与势能的相互转化
1. 动能和重力势能可以相互转化
2. 动能和弹性势能可以相互转化
通过重力或弹簧弹力做功，
机械能可以从一种形式转化成另一种形式。
人教版高中物理必修二第七章-机械能守恒定律-知识点归纳
第七章《机械能守恒定律》知识点总结一、功1概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。
功是能量转化的量度。
2条件：. 力和力的方向上位移的乘积3公式：W=F S cos θW ——某力功，单位为焦耳（J ）F ——某力（要为恒力），单位为牛顿（N ） S ——物体运动的位移，一般为对地位移，单位为米（m ）θ——力与位移的夹角4功是标量，但它有正功、负功。
某力对物体做负功，也可说成“物体克服某力做功”。
当)2,0[πθ∈时，即力与位移成锐角，功为正；动力做功； 当2πθ=时，即力与位移垂直功为零，力不做功； 当],2(ππθ∈时，即力与位移成钝角，功为负，阻力做功； 5 功是一个过程所对应的量，因此功是过程量。
6功仅与F 、S 、θ有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W 总=W1+W2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ8 合外力的功的求法：方法1：先求出合外力，再利用W=Flcos α求出合外力的功。
方法2：先求出各个分力的功，合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
1概念：功跟完成功所用时间的比值，表示力(或物体)做功的快慢。
2公式：tW P =（平均功率） θυc o s F P =（平均功率或瞬时功率）3单位：瓦特W4分类：额定功率：指发动机正常工作时最大输出功率实际功率：指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率，P 实≤P 额。
5分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化，采用的基本公式是P=Fv 和F-f = ma 6 应用：（1）机车以恒定功率启动时，由υF P =（P 为机车输出功率，F 为机车牵引力，υ为机车前进速度）机车速度不断增加则牵引力不断减小，当牵引力f F =时，速度不再增大达到最大值m ax υ，则f P /max =υ。
（2）机车以恒定加速度启动时，在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +，速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加，当额定P P =时，F 开始减小但仍大于f 因此机车速度继续增大，直至f F =时，汽车便达到最大速度m ax υ，则f P /max =υ。
人教版高一物理必修第二册机械能守恒定律(共18张PPT)
（3）若从B高台开始下滑，为能到达A高台，此人下滑的最小速度为多少？
课堂练习
1.(多选)下列过程中，在不计空气阻力的情况下机械能守恒 的是( ) A.物体做自由落体运动 B.用轻绳系一小球，给小球一初速度，使小球以另一端为 圆心，在竖直面内做圆周运动，小球在做圆周运动的过程 中 C.自由下落的炸弹在空中爆炸 D.物体以一定的初速度冲上光滑的斜面
第八章 第四节 机械能守恒定律
前面我们学习了重力势能、弹性势能和动能，它们分 别有怎样的特点？与做功分别有怎样的关系？
[情境展示] 图片中展示的各种运动过程，是什么力做功？有哪些
能量参与了转化？
小孩荡秋千
瀑布
蹦极
蹦床
一、动能与势能的相互转化
1.机械能概念：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。 机械能包括动能、重力势能和弹性势能。通过做功，机 械能可以从一种形式转化为另一种形式。 2.计算公式：E=Ek+Ep 3.机械能是标量 4.具有相对性(需要设定零势能面)
二、追寻守恒量
钢球用细线悬起，请一个同学靠近将钢球拉至同学鼻子处释放， 摆回时，观察钢球所能达到的高度。将小钢球换成塑料球再做， 观察现象。
钢球所能达到的高度与初始高度基本相同， 说明什么问题？
二、追寻守恒量 DIS实验
三、机械能守恒定律
请以物体沿光滑曲面滑下为例，推导动能与势能 的相互转化是否存在某种定量的关系。
[例题2]质量为25kg的小孩坐在秋千上，小孩离栓绳子的横梁2.5m，如果秋千摆
与其当一辈子乌鸦，莫如当一次鹰。
到最高点时，绳子与竖直方向的夹角是60°，当秋千板摆到最低点时（不计空气 由静止释放到最低点，弹簧的长度也等于L(在弹性限度内)，这时A、B两球在最低点的速度分别为vA和vB，则( )
新人教版高中物理必修2课件第七章机械能守恒定律1追寻守恒量--能量7.2功
【补偿训练】 1.用50 N的力拉一个质量为10 kg 的物体在水平地面 上前进,如图所示若物体前进了10 m,如果物体与水平 面间动摩擦因数μ=0.1,物体克服阻力做了多少功 (sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2) ( )
A.
(1)小孩与雪橇整体的合力所做的功。 (2)对小孩与雪橇整体的拉力所做的功与摩擦力所做的 功。
【思维·建模】
【解析】(1)2 s内雪橇的位移为:
l= 1 at2= 1×0.5×22 m=1 m,
2
2
小孩与雪橇整体所受合力为:F合=ma=40×0.5 N=20 N
合外力对雪橇做的功为:W合=F合l=20×1 J=20 J
(2)拉力F做功为:WF=Flcos α=60×1×0.8 J=48 J 摩擦力做的功为: W=Ff W合-WF=20 J-48 J=-28 J。 答案:(1)20 J (2)48 J -28 J
任务2 计算变力做功的四种方法
方法 转换法
以例说法
用力F把小球从A处缓慢拉到B
处,F做功为WF,则有: WF-mgl(1-cos θ)=0, 得WF=mgl(1-cos θ)
功,C错误;轮胎受到地面的支持力竖直向上,而轮胎的 位移水平向右,则轮胎在竖直方向上没有发生位移,支 持力不做功,D错误。
【规律方法】判断力做正、负功的方法 (1)根据力F和物体位移l方向的夹角α判断——常用于 恒力做功的情形。 (2)根据力与物体瞬时速度方向的夹角θ判断——常用 于曲线运动的情形。
1.动能:物体由于_运__动__而具有的能量。 2.势能:相互作用的物体凭借其_位__置__而具有的能量。 3.能的转化:在伽利略的理想斜面实验中,小球的_势__ _能__和__动__能__可以相互转化。
人教版 物理必修2 第七章 机械能守恒定律 第一节 功 Work Energy
第一节 能量和功
等 高
守恒量
机械能的具体形式
1、物体由于运动而具有的能量叫做动能。 物体由于运动而具有的能量叫做动能。 运动而具有的能量叫做动能 1 2 Ek = mv 2 相互作用的物体凭借其位置 位置而具有的能量 2、相互作用的物体凭借其位置而具有的能量 叫做势能 势能。 叫做势能。
F1
A 53
0
B
F2
C
37 F3
0
解：力F1做的功为
W1 = F1s cos 53 = 10 ×10 × 0.6 J = 60 J
0
力F2做的功为
W2 = F2 s = 6 ×10 J = 60 J
力F3做的功为
W3 = F3 s cos 37 0 = 7.5 ×10 × 0.8 J = 60 J
可知三个力做的功
W1 = W2 = W3
本题讨论 力的大小、 一个力所做的功只由力的大小 位移的大小、 一个力所做的功只由力的大小、位移的大小、 力与位移夹角的余弦三者乘积决定 三者乘积决定， 力与位移夹角的余弦三者乘积决定，跟物体 是否还受到其他力作用， 是否还受到其他力作用，物体的运动情况无 关！
合外力做功的求法
方法一： 方法一： W合 = F合 s cos α 方法二： 方法二： 为恒力！ 其中F合为恒力！
又 F合 = F1 + F2 + F3
W合 = F1s cos α1 + F2 s cos α 2 + F3 s cos α 3
= W1 + W2 + W3
摩擦力做功的特点
人教版高中物理必修2课件机械能守恒
h
E 2 mgh
1 2 mv 0 mgh 2
v0
作业
课本P35 1—5题
B
B B
O
实验猜想： 由A到B，系统机械能经过一系列能量形式的转化，总量保持不 变，我们有理由认为O点的机械能总量与AB点也相同。是否可 以说，A点的势能完全转化为O点的动能，下面我们来求证。
简化实验论证：
A点 B点
1 2 E A EkA EPA mv1 mgh1 2 1 2 EB EkB EPB mv2 mgh2 2
1 1 2 2 WG mv2 mv1 2 2
A
h N v
B
根据动能定理，有
重力做功与重力势能的关系可知：
WG mgh1 mgh2
由以上两式可以得到：
1 1 2 2 mv 2 mgh 2 mv 1 mgh 1 2 2
G
Ek 2 E p 2 Ek1 E p1
结论：
小球在最低点O时为末状态： 末状态的动能： Ek2=1/2mv2 重力势能： Ep2=0 末状态的机械能为： Ek2+Ep2=1/2mv2
根据机械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即 1/2mv2= mgl ( 1- cosθ)
v=
2gl(1 cosθ )
小结：
一、机械能：物体的动能和势能之和称为物体 的机械能。 二、物体的动能和势能可以相互转化。 三、机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能 可以相互转化，而总的机械能保持不变。 1、守恒条件：a、只有重力或系统内弹簧弹力做功，其它力 不做功（或其它力合力所做功为零）
机械能守恒
运动中的能量转化
[人教版]教材高中物理《重力势能》PPT全文课件
![[人教版]教材高中物理《重力势能》PPT全文课件](https://img.taocdn.com/s3/m/370135e487c24028905fc366.png)
甲 物体竖直 向下运动
乙 物体沿斜 面向下运动
丙 物体沿曲 面向下运动
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1.物体从位置A竖直向下运动到位置B,如图甲所示,重力做 功是多少? 答案:从A→B,重力做功为WG=mgΔh=mgh1-mgh2.
知识点一 重力做的功 1.小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯,如图所示.请思考以下问题:
小明分别沿不同的路径从滑梯上端滑到 下端,重力做的功是否相同?重力做功是 多少?已知小明的质量为m力做功W=mgh.
2.重力做功的特点. 物体运动时,重力对它做的功只跟它的 起点 和 终点 的位置有 关,而跟物体运动的 路径 无关.
知识点二 重力势能
1. 一个物体能够对外做功,就说这个物体具有能量.小球从离 地面一定高度处落下,砸在地面上留下一个小坑,这说明什么? 答案:说明位于高处的物体具有能量. 2.质量相同的小球从不同高度处由静止落下,在相同的地 面上留下的小坑的深浅一样吗?质量不同的小球从同一高 度处由静止落下,在相同的地面上留下的小坑的深浅一样 吗?这个能量与哪些因素有关呢? 答案:质量相同时,高度越高,砸在地面上留下的小坑越深,说 明小球具有的能量越大;高度相同时,小球质量越大,砸在地 面上留下的小坑越深,说明小球具有的能量越大.这个能量与 高度和物体的重力有关,这个能量就是重力势能.
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探究一 重力做的功与重力势能 问题情境
质量为m的物体,从距离地面高度为h1的位置A,分别沿 不同的路径,运动到距离地面高度为h2的位置,如图所示.
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2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《重力势能》
听课记录：2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《重力势能》一、教学目标（核心素养）•物理观念：理解重力势能的概念，掌握重力势能的表达式及其决定因素。
•科学思维：通过实例分析，培养学生运用重力势能概念解决实际问题的能力，以及逻辑推理和抽象思维能力。
•科学探究：通过观察、实验等方法，探究重力势能的变化规律，体验科学探究的过程和方法。
•科学态度与责任：培养学生对物理现象的好奇心和探索欲，以及尊重科学、实事求是的态度。
二、导入•教师行为：教师手持一个物体（如书本），从高处缓慢放下，让学生观察物体的运动过程，并提问：“在这个过程中，物体具有什么能量？这种能量是如何变化的？”引导学生思考重力与能量的关系。
•学生活动：学生观察物体的运动过程，思考教师提出的问题，并尝试结合已有知识做出初步回答。
•过程点评：通过直观的实验演示和问题引导，有效激发学生的兴趣和探究欲，为学习重力势能的概念做好铺垫。
三、教学过程3.1 重力势能概念的引入•教师行为：结合学生的回答，引入重力势能的概念，解释重力势能是物体由于位置而具有的能量，与物体的质量和相对于参考平面的高度有关。
给出重力势能的表达式Ep=mgh，并解释各符号的含义。
•学生活动：认真听讲，理解重力势能的概念和表达式，尝试将概念与实例相结合。
•过程点评：通过清晰的讲解和实例分析，帮助学生准确理解重力势能的概念和表达式。
3.2 重力势能的变化分析•教师行为：通过多媒体展示不同情境下物体重力势能的变化（如物体上升、下降、水平移动等），引导学生分析重力势能的变化规律。
强调重力势能的变化与重力做功的关系，即重力做正功时重力势能减小，重力做负功时重力势能增加。
•学生活动：观察多媒体展示，分析不同情境下物体重力势能的变化情况，理解重力势能变化与重力做功的关系。
•过程点评：通过多媒体展示和实例分析，加深学生对重力势能变化规律的理解，同时培养学生的观察和分析能力。
3.3 实验探究：验证重力势能的变化•教师行为：设计一个简单的实验（如利用斜面和小球模拟重力势能的变化），引导学生观察并记录小球在运动过程中重力势能的变化情况。
机械能守恒定律(课件)高一物理(人教版2019必修第二册)
落到地面时的机械能为（ B ）
A．mgh B．mgH C．mg（H+h） D．mg（H-h）
【典例示范】
下列情况中，说法正确的是（ C ）
A．物体做匀速运动时，机械能一定守恒 B．物体所受合外力做功为零时，机械能一定守恒 C．物体所受合外力做功不为零时，机械能可能守恒 D．物体做曲线运动时，机械能一定不守恒
球刚接触弹簧，
弹
直到把弹簧压
末状态机械能：
性
缩至最短位置
势
这个过程中。
此过程由动能定理可得：
能
间
的
转
结论：此过程机械能守恒
换
结
论 在只有弹力做功的物体系统内，物体的动能 和弹性势能可以相互转化，但机械能的总量
保持不变 Ep1 Ek1 Ep2 Ek2
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，动能与势能可 以相互转化，机械能保持不变。
机械能守恒定律
知识回顾
动能和势能都是机械能
1、动能:物体由于运动而具有的能量。
2、重力势能:地球上的物体具有的跟它的高度有关的能量。
3、弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的 相互作用而具有的势能。
4、动能定理：合力所做的总功等于物体动能的变化。
5、重力做功与重力势能变化的关系：重力做的功等于物体重力势 能的减少量。
变式、一质量为m的木块放在地面上，用一根轻弹簧连着木块，
如图示，用恒力F拉弹簧，使木块离开地面，如果力F的作用点向
上移动的距离为h，则（ C ）
A. 木块的重力势能增加了Fh
B. 木块的机械能增加了Fh
2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《重力势能》
教学设计：2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《重力势能》教学目标（核心素养）1.物理观念：理解重力势能的概念，掌握重力势能的表达式及其与高度、质量的关系。
2.科学思维：通过实例分析，培养学生运用重力势能概念解决实际问题的能力，提升逻辑推理和抽象思维能力。
3.科学探究：经历重力势能概念的建构过程，体验科学探究的基本方法，培养观察、比较、归纳的能力。
4.科学态度与责任：激发学生对物理现象的好奇心和探索欲，培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神，认识重力势能在日常生活和工程技术中的应用价值。
教学重点•重力势能的概念及其表达式。
•重力势能的变化与做功的关系。
教学难点•理解重力势能是地球与物体间相互作用、由于位置关系而具有的能量。
•掌握重力势能变化与重力做功的关系，理解重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。
教学资源•多媒体课件（含重力势能概念示意图、实例分析动画等）。
•实验器材（如斜面、小球、刻度尺等，用于演示重力做功与重力势能变化的关系）。
•教材、教辅资料及网络资源。
教学方法•讲授法：系统讲解重力势能的概念及其表达式。
•演示法：利用实验或多媒体演示，直观展示重力做功与重力势能变化的关系。
•讨论法：组织学生讨论重力势能的应用实例，促进思维碰撞。
•练习法：通过例题和练习题，巩固学生对重力势能概念的理解和应用能力。
教学过程导入新课•情境导入：展示一张高山滑雪运动员从山顶滑下的照片，提问：“运动员在下滑过程中，是什么力在推动他前进？这个力做了功吗？运动员的能量是如何变化的？”引导学生思考重力做功与能量变化的关系，引出重力势能的概念。
新课教学1.重力势能的概念•讲解重力势能的定义：物体由于被举高而具有的能量称为重力势能。
•强调重力势能是地球与物体间相互作用、由于位置关系而具有的能量。
•给出重力势能的表达式：Ep=mgh，解释各符号的含义（m为质量，g为重力加速度，h为相对于参考平面的高度）。
高中物理人教版必修二教学课件《机械能守恒定律》
g取10 m/s2。求:
(1)放开B物体，当B物体着地时A物体的速度;
(2)B物体着地后A物体还能上升的高度。
答案:(1)2 m/s
(2)0.2 m
3.如图所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固
定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的3倍。当B位于地面时，
A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放，A落地时立即烧断细线，则B上升
项目
机械能守恒定律
动能定理
表达式
E1=E2
ΔEk=-ΔEp
ΔEA=-ΔEB
W=ΔEk
重力或弹力做功的过程是动能与势 合力对物体做的功是动能变
物理意义
能转化的过程
化的量度
应用范围
只有重力或弹力做功
无条件限制
守恒的条件和初末状态机械能的形
关注角度
动能的变化及合力做功情况
式及大小
【例1】 下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、
的最大高度是(
A.
C.
答案:B
)
B.
D.2R
6.一滑雪跳台的示意图如图所示。假设运动员从雪道的最高点A由静止开始
滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大？当他落到
离B点竖直高度为10 m的雪地C点时，速度又是多大？(设这一过程中运动
员没有做其他动作，忽略摩擦和空气阻力，g取10 m/s2)
1.图甲中，各接触面光滑，A从B上端自由下滑的过程中，对A而言机械能守
恒吗？对A、B组成的系统机械能守恒吗？
提示:对A来说不守恒。B对A的弹力做负功，这个力对A来
说是外力，A的机械能不守恒。对A、B组成的系统机械能
高中物理必修2-机械能守恒定律
机械能守恒定律知识集结知识元机械能守恒定律知识讲解一、机械能1．内容：物体的动能和势能（包括：重力势能和弹性势能）之和．2．表达式：E＝E k＋E p．3．机械能的理解：（1）机械能是状态量；标量，单位为焦耳；数值有正负（2）相对性：势能具有相对性（须确定零势能参考平面），同时，动能也具有相对性（与所选参考系有关），故机械能具有相对性．二、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，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变.2、表达式：E k+E p=Ek+Ep.3、适用对象：系统.4、适用条件：只有系统内的重力或弹力做功，其他力不做功或做功的代数和为0.5、解题的基本步骤：（1）明确所选取的研究对象（物体或系统）（2）分析研究对象的受力情况及各力做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件．（3）恰当地选取参考平面，确定研究对象在研究过程的初、末状态的机械能（包括动能和势能）．（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解．例题精讲机械能守恒定律例1.下列说法正确的是（）A．物体所受合力不为零，则其速度一定不为零B．物体所受合力不为零，则其速度方向一定发生变化C．合外力对物体做了功，物体的速度一定发生变化D．合外力对物体不做功，物体的机械能一定不变例2.下列说法正确的是（）A．物体处于平衡状态时，机械能一定守恒B．物体的机械能守恒时，一定只受重力作用C．不计空气阻力，小孩沿滑梯匀速滑下过程中机械能守恒D．不计空气阻力，被投掷出的铅球在空中运动过程中机械能守恒例3.关于机械能守恒，下列说法正确的是（）A．做自由落体运动的物体，机械能一定守恒B．人乘电梯加速上升的过程，机械能守恒C．物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒D．物体以g的加速度竖直向上做匀减速运动例4.如图所示，一根长为L，重为G的均匀软绳悬于O点，若将其下端向上提起使绳双折，至少要做功（）A．GL B．C．D．例5.如图所示，质量相同的两物体a和b，用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质滑轮两侧，b在水平粗糙桌面上。
高中物理【机械能守恒定律】优秀课件
人教物理必修第二册
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[思路点拨] 解答此题应注意把握以下两点： (1)机械能守恒时物体或系统的受力特点。 (2)机械能守恒时能量转化特点。
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[答案] C [解析] 图1中“蛟龙号”被吊车吊下水的过程中，钢绳的拉力对它做 负功，所以机械能不守恒，故A错误；图2中物块在F作用下沿固定光 滑斜面匀速上滑，力F做正功，物块机械能增加，故B错误；图3中物 块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的 分力与摩擦力平衡，摩擦力做负功，物块机械能减少，故C正确；图4 中撑竿跳高运动员在上升过程中撑竿的弹性势能转化为运动员的机械 能，所以运动员的机械能不守恒，故D错误。
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机械能守恒定律
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学习目标要求
核心素养和关键能力
1.了解人们追寻守恒量和建立“能量 1.物理观念：与功和机械能相关的初
”概念的漫长过程。 步能量观念。
2.知道什么是机械能，知道物体的动 2.科学思维：(1)守恒思想。
能和势能可以相互转化。 (2)能对熟悉物理情境建构物理模型。
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2．能的转化： 在伽利略的理想斜面实验中，小球的_重__力__势__能___和 ___动__能___相互转化。
人教物理能的相互转化 1．物体沿光滑斜面上升，重力对物体做____负____功，物体的速度减 小，动能___减__少___，高度增加，物体的重力势能增加。
A．若取地面为零势能面，物体在 A 点具有的机械能是12mv2＋mgH
B．若取桌面为零势能面，物体在 A 点具有的机械能是12mv2
2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《机械能守恒定律》
教学设计：2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《机械能守恒定律》教学目标（核心素养）1.物理观念：理解机械能的概念，掌握机械能守恒定律的内容及条件，能够识别机械能守恒的系统和过程。
2.科学思维：通过案例分析，培养学生运用机械能守恒定律解决物理问题的能力，提升逻辑推理和问题解决能力。
3.科学探究：通过实验或模拟实验，观察机械能转化与守恒的现象，体验科学探究的过程，培养观察、记录、分析数据的能力。
4.科学态度与责任：激发学生对物理学的兴趣，培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神，认识机械能守恒定律在日常生活和工程技术中的应用价值。
教学重点•机械能守恒定律的内容、表达式及条件。
•运用机械能守恒定律解决物理问题。
教学难点•理解机械能守恒的条件，即只有重力或弹力做功时，机械能守恒。
•复杂情境下机械能守恒定律的应用。
教学资源•多媒体课件（含动画演示机械能转化、守恒过程）。
•实验器材（如单摆、滚摆、斜面、小球等，用于演示机械能守恒实验）。
•教材、教辅资料及网络资源。
教学方法•讲授法：系统讲解机械能守恒定律的基本概念、内容和条件。
•演示法：利用实验或多媒体演示，直观展示机械能转化与守恒的现象。
•讨论法：组织学生讨论机械能守恒定律的应用实例，促进思维碰撞。
•探究法：引导学生设计实验方案，探究机械能守恒定律的适用性。
教学过程导入新课•生活实例导入：展示过山车在轨道上运动的视频，提问：“过山车在运动过程中，哪些能量在变化？它们之间有何关系？”引导学生思考能量守恒的思想，引出机械能守恒的概念。
新课教学1.机械能的概念•复习动能、重力势能和弹性势能的概念。
•引入机械能的概念：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
•举例说明不同情况下物体机械能的组成。
2.机械能守恒定律的提出•分析实例（如自由落体、平抛运动、单摆运动等），引导学生观察机械能的变化特点。
•提出疑问：在什么情况下，物体的机械能保持不变？•引出机械能守恒定律：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。
重力势能(课件)-高中物理(人教版2019必修第二册)
高度h
重力势能EP
h > 0 Ep > 0
0
0
h < 0 Ep < 0
零势能面
参考平面
EPA= 5J：表示比0势能面多5J EPB=-5J：表示比0势能面少5J
哪一点的重力势能大?
珠穆朗玛峰海拔高度8844.43米
死海的海拔高度- 415米
EPA=2mgh
参考面
h
A
参考面
h
h
参考面
EPA= -mgh EPA= 0
小试牛刀
8、如图所示，质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。现用水平向左的 力F拉动轻绳的中点O，使物体静止于图示位置，此时力F的大小小于mg。 若保持力F的大小不变，沿顺时针方向缓慢转动力F到竖直向上的过程中，
01
重力做功
想一想
问：小明从1楼到3楼，哪种方 式他的重力做功最少？
1.探究重力做功的特点
物体竖直下落
A
物体沿斜线运动
A
θ
L
物体沿曲线运动
A
Δh
h1
B
竖直下落
B
B
沿斜线运动
沿曲线运动
h2
物体竖直下落 从 A 到 B
Aபைடு நூலகம்
G
Δh h1
B h2
WG=mgΔh
=mg(h1－h2) =mgh1－mgh2
05
典例分析
小试牛刀
1.关于重力势能的几种理解，正确的是（ BC ） A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功 B.相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研 究有关重力势能的问题 C.在同一高度将物体不论向何方向抛出，只要抛出时的初速度大小相同，则 落地时减少的重力势能必相等 D.放在地面的物体，它的重力势能一定等于零
7-8-2 机械能守恒定律的应用-高中物理课件(人教版必修二)
（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
则 Ek1 ， 0
Ek
2
， 1
2
mv2
Ep1， mgl(1 cos ) Ep2 0
由于该运动过程机械能守恒，则 Ek2 Ek1 Ep1 Ep2
解得 v 2gl(1 cos )
【例】以10m/s的速度将质量为m的物体竖直上抛出，则： ⑴物体上升的最大高度是多少？ ⑵上升时在何处重力势能和动能相等？（阻力忽略）
新课标导学
几种常见的机械能守恒的物理模型
必修② · 人教版
物理情境
做抛体运动的物体(不计空气阻力)
如图,不计空气阻力,小球来回摆动 过程
研究对象 物体
做功或能量转化情况 只有重力做功
结论 运动过程中物体的机械能守恒
小球
只有重力做功(绳的拉力不做功) 小球摆动过程中,机械能守恒
如图,不计空气阻力,小球来回摆动 过程
分析：对M、m和细绳所构成的系统，受到外界四个力的作用。 它们分别是：M所受的重力Mg，m所受的重力mg，斜面对M的支持力N， 滑轮对细绳的作用力F。
M、m的重力做功不会改变系统的机械能，支持力N垂直于M的 运动方向对系统不做功，滑轮对细绳的作用力由于作用点没有位移 也对系统不做功，所以满足系统机械能守恒的外部条件，系统内部 的相互作用力是细绳的拉力，拉力做功只能使机械能在系统内部进 行等量的转换也不会改变系统的机械能，故满足系统机械能守恒的 外部条件。
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A. 3mgh C.mg4h
B. mgh D.0 4
【解析】选A。AD间的高度差为Δh=h- 1 h= 3 h,则重力 做功为W=mgΔh= 3 mgh,故A正确,B、C、4D错误4 。
4
【补偿训练】 1.将一个物体由A处移到B处,重力做功 ( )
A.与运动过程是否存在阻力有关 B.与运动的具体路径有关 C.与物体运动速度大小有关 D.与运动物体本身的质量有关
1.定义:发生_弹__性__形__变__的物体的各部分之间,由于有 _弹__力__的相互作用,也具有势能,这种势能叫作弹性势
能。
2.弹簧的弹性势能:弹簧的长度为原长时,弹性势能为 _零__;弹簧被_压__缩__或被_拉__长__时,就具有了弹性势能。
3.弹力做功与弹性势能的变化:
弹簧弹力做正功,弹簧的弹性势能_减__小__;弹簧弹力做负 功,弹簧的弹性势能_增__大__。 4.弹性势能大小的相关因素: (1)弹簧的_劲__度__系__数__。 (2)弹簧的_形__变__量__。
【规律方法】重力势能的求解方法 (1)定义法:选取参考平面,确定物体相对参考平面的高 度h,代入Ep=mgh求解重力势能。 (2)WG和Ep关系法:由WG=Ep1-Ep2知Ep2=Ep1-WG或Ep1=WG +Ep2 。 (3)变化量法:重力势能的变化量ΔEp=Ep2-Ep1,故Ep2= Ep1+ΔEp或Ep1=Ep2-ΔEp。
【典例示范】 如图所示,桌面高为h,质量为m的小球从离桌面高H处自 由落下,不计空气阻力,假设以桌面处为参考平面,则小 球落到地面前瞬间的重力势能及整个过程中重力势能 的变化量为 ( )
A.mgh,mg(H+h) B.mgH,-mg(H+h) C.mg(h+H),mg(H-h) D.-mgh,-mg(H+h)
【思考·讨论】 情境:如图所示,质量为m的幼儿园小朋友在玩滑梯。
讨论: (1)在最高点(高度为h)和地面的重力势能各是多少? ( 物理观念) (2)下滑过程中重力做多少功?重力势能如何变化?(选 地面为参考面) (物理观念)
提示:(1)最高点与最低点的重力势能分别为mgh,0。 (2)重力做功W=mgh。重力势能减小了mgh。
【典例示范】 如图所示,游乐场中,从高处A到水平面B处有两条长度 相同的轨道Ⅰ和Ⅱ,其中轨道Ⅰ光滑,轨道Ⅱ粗糙。质 量相等的小孩甲和乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处, 两人重力做功分别为W1和W2,则 ( )
A.W1>W2 B.W1<W2 C.W1=W2 D.因小孩乙与轨道Ⅱ的动摩擦因数 未知,故无法比较重力做功的大小
增加
<
<
_____,即WG__0,Ep1__Ep2。
三、重力势能的相对性
1.重力势能的标矢性:重力势能是_A_(A.标量 B.矢
量)。
2.重力势能的相对性: (1)参考平面:物体的重力势能总是相对于某一_水__平__面__ 来说的,在参考平面上,物体的重力势能取作_0_。
(2)相对性:选择不同的参考平面,物体重力势能的数值
【解析】选D。重力做功与路径和是否受其他力以及物 体的速度无关,仅与初末位置的高度差、本身质量有关 。故D正确,A、B、C错误。
2.如图所示,桌面离地面的高度是0.8 m,坐标系原点O
定在桌面上,向下方向为坐标轴的正方向,g取10 m/s2。
通过测量,确定质量m=1.0 kg的物体从O运动到B处过
【解析】选B、D。由功的计算公式W=Flcos θ知,恒力 做功时,做功的多少与物体的位移成正比,而弹簧对物 体的弹力是一个变力F=kl,所以A错误。弹簧开始被压 缩时弹力小,物体移动相同位移,弹力做的功也少,弹簧 的压缩量变大时,弹力也变大,物体移动相同的距离做 的功多,故B正确。物体压缩弹簧的过程,弹力做负功, 弹簧的压缩量增大,弹性势能增大,故C错误,D正确。
小段都可以近似地看作一段倾斜的_____,设每段小斜 线的高度差分别为Δh1、Δh2…物体直通线过整个路径时 重力做的功WG=mgΔh1+mgΔh2+…=mg(Δh1+Δh2+…)=
mgΔh=_________
mgh1-mgh2
2.结论:物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和 终点的_位__置__有关,而跟物体运动的_路__径__无关。
【补偿训练】1.如图所示,质量相等的两木块中间连有
一弹簧,今用力F缓慢向上提A,直到B恰好离开地面。开
始时物体A静止在弹簧上面。设开始时弹簧的弹性势能
【素养训练】 1.如图所示,对正在空中匀速上升的无人机分析,下列 说法正确的是 ( ) A.重力做正功,重力势能减小 B.重力做负功,重力势能增加 C.合力做正功,重力势能减小 D.合力做负功,重力势能增加
【解析】选B。无人机匀速上升,高度增加,重力做负功 ,根据功能关系可知,重力势能增加,故A错误,B正确;匀 速运动,合力为零,不做功,故C、D错误。
【素养训练】宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月, 西北望,射天狼”中蕴含了一些物理知识。关于拉弓过 程,下列说法正确的是 ( ) A.人对弓的作用力大于弓对人的作用力 B.人对弓的作用力小于弓对人的作用力 C.弓的弹性形变越大,弹性势能就越大 D.弓的弹性形变越大,弹性势能就越小
【解析】选C。人对弓的力和弓对人的力是一对作用力 与反作用力,大小相等,方向相反,故A、B错误;人拉开 弓的过程中,弓的弹性形变越大,人克服弓的反作用力 做的功越多,则弓的弹性势能就越大,故C正确,D错误。
提示:做正功,增加。
【典例示范】 (多选)如图所示,一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相 连的轻质弹簧,墙壁和物体间的弹簧被物体压缩,在此 过程中以下说法正确的是 ( )
A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B.物体向墙壁运动相同的位移,弹力做的功不相等 C.弹力做正功,弹簧的弹性势能减小 D.弹簧的弹力做负功,弹性势能增加
(2)相对性:弹性势能的大小与选定的零势能位置有关, 对于弹簧,一般规定弹簧处于原长时的势能为零势能。 2.弹性势能与弹力做功的关系:弹性势能的变化只与弹 力做功有关,弹力做负功,弹性势能增大,反之则减小。
【思考·讨论】 小朋友用力把弹簧拉长,小朋友对弹簧做什么功?弹簧 弹性势能如何变化? (物理观念)
mgh 3.表达式:Ep=____。
4.重力做功与重力势能的关系: (能1,)EWpG2=表_E_p示1_-_E物_p_2体(其在中末E位p1表置示的物重体力在势初能位) 置的重力势
(2)两种情况:
①物体由高处运动到低处时,重力做_正__功__,重力势能
_减__少__,即WG_>_0,Ep1_>_Ep2。 ②物体由低处运动到高处时,重力做_负__功__,重力势能
一 重力做功的特点 1.做功表达式:WG=mgΔh=mgh1-mgh2,式中Δh指初位置 与末位置的高度差;h1、h2分别指初位置、末位置的高 度。 2.做功的正负:物体下降时重力做正功;物体被举高时 重力做负功。
3.做功的大小:重力对物体做功的大小只跟物体的起点 与终点的高度有关,与物体运动的路径无关。
_不__同__(选填“相同”或“不同”)。 (3)正负的含义:参考平面上方物体的重力势能是_正__值__, 参考平面下方物体的重力势能是_负__值__。
四、弹性势能 【思考】 水平面上把物块向左压弹簧一定距离后处于静止状态, 然后释放物块,会看到什么现象?说明了什么?
提示:物块向右先加速再减速,说明压缩的弹簧具有能 量。
【解析】选C。重力做功等于重力乘以物体沿竖直方向 的位移,与路径及粗糙与否无关。质量相等的两个小孩 甲、乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处,下落的高度相 同,所以重力做功相等,故C正确,A、B、D错误。
【母题追问】 1.请根据重力做功的性质,若【典例示范】情境中的图 改为如图所示,物体m沿不同的路径Ⅰ和Ⅱ从A滑到B,则 重力所做的功为 ( ) A.沿路径Ⅰ重力做功最大 B.沿路径Ⅱ重力做功最大 C.沿路径Ⅰ和Ⅱ重力做功一样大 D.条件不足不能判断
【解析】选B、D。重力势能的变化只与重力做功情况 有关,与其他因素无关,在本题中物体两次被提高的高 度相同,因此重力做功相等,均做负功,重力势能增加量 相同,故A、C错误,B、D正确。
三 弹性势能的特点 1.弹性势能的性质: (1)系统性:弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质 点因相对位置改变而具有的能量,因此弹性势能具有系 统性。
2.如图所示,甲、乙是两个质量不同的物体m甲<m乙,若 取桌面为参考平面,甲在桌面上,乙在地面上。甲、乙
的重力势能分别为Ep1、Ep2,则有 ( )
A.Ep1>Ep2
B.Ep1<Ep2
C.Ep1=Ep2
D.无法判断
【解析】选A。以桌面为零势能面,物体甲相对于零势 能面的高度为0,则甲的重力势能为Ep1=0;物体乙在零势 能面的下方,重力势能比零小,为负值,即Ep2<0,所以有 :Ep1>Ep2。故A正确,B、C、D错误。
《重力势能》机械能守恒定 律1
人教版高中物理高中物理必修二
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一、重力做的功 【思考】如图所示,小球从A点运动到B点,三种情况下, 重力对小球做功相等吗?
提示:做的功相等。
1乙丙.::过W把程G′整推=个m导g路l:c径甲osA:θBW分G==mm成ggΔΔ许hh多==__很mm__gg__短hh__11__--的__mm__gg间__hh__22隔AA1、A1A2…每一
程中,重力做的功约是 ( )
A.8 J
B.5 J
C.-5 J
D.-13 J
【解析】选C。物体从O运动到B处过程中,重力的方向 与位移方向相反,可知重力做负功;由题图可知OB大约 为0.5 m,则重力做功为:W=-mgh=-1.0×10×0.5 J= -5 J,故C正确,A、B、D错误。