4．机械能守恒定律
【学习素养·明目标】 物理观念：1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化.2.能够根据动能定理、重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律.3.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题．
科学思维：1.通过机械能守恒定律的推导，培养科学思维能力.2.通过机械能守恒定律的应用，培养逻辑思维能力和综合分析能力．
一、追寻守恒量
伽利略的斜面实验探究如图所示．
1．过程：将小球由斜面A上某位置由静止释放，小球运动到斜面B上．
2．现象：小球在斜面B上速度变为0(即到达最高点)时的高度与它出发时的高度相同．
3．结论：这一事实说明某个量是守恒的，在物理学上我们把这个量叫作能量或者能．
二、动能、势能的相互转化
1．动能与重力势能间的转化
只有重力做功时，若重力做正功，则重力势能转化为动能，若重力做负功，则动能转化为重力势能，转化过程中，动能与重力势能之和保持不变．
2．动能与弹性势能间的转化
被压缩的弹簧把物体弹出去，射箭时绷紧的弦把箭弹出去，这些过程都是弹力做正功，弹性势能转化为动能．
3．机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，在重力或弹力做功时，不同形式的机械能可以发生相互转化．
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，而总的机械能保持不变．
2．守恒定律表达式
(1)Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2，即ΔEk增＝ΔEp减．
(2)Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1.
(3)E2＝E1.
3．守恒条件
物体系统内只有重力或弹力做功．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)物体自由下落时，重力做正功，物体的动能和重力势能都增加． (×)
(2)通过重力或弹力做功，机械能可以转化为非机械能． (×)
(3)合力为零，物体的机械能一定守恒． (×)
(4)合力做功为零，物体的机械能一定守恒． (×)
(5)只有重力做功，物体的机械能一定守恒． (√)
2．关于机械能，以下说法正确的是( )
A．质量大的物体，重力势能一定大
B．速度大的物体，动能一定大
C．做平抛运动的物体机械能时刻在变化
D．质量和速率都相同的物体，动能一定相同
D [重力势能的大小与零势能面的选取有关，质量大但重力势能不一定大，A错误；动能的大小与质量以及速度大小有关，所以速度大，动能不一定大，B错误；平抛运动过程中只受重力作用，机械能守恒，C错误；根据Ek＝mv2可知质量和速率都相同的物体，动能一定相同，D正确．]
