师：同学们，今天我们一起来学习物理粤教版必修2第四单元第五节机械能守恒定律。日常生活中，骑自行车下坡时，即便不蹬车，车速也会越来越快。从能量角度看，此过程重力势能减小，动能增加，表明重力势能可转化为动能。同样，我国奥运冠军张娟娟拉弓射箭，是将弓的弹性势能转化为箭的动能。再观察运动员撑杆跳过程，运动员在整个过程经历了动能、重力势能和弹性势能的相互转换，助跑获得的动能和杆的弹性势能使运动员能跳得更高。这些例子都说明动能和势能之间能够相互转化，那么它们之间的相互转化是通过什么实现的呢？之前学习得知，物体能量变化与力的做功有关，比如重力做功与重力势能变化，弹力做功与弹性势能变化，动能定理也表明，合力做的功等于动能的变化量，即能量变化可通过做功实现。
比如物体做自由落体运动，下落过程中，重力势能减小，动能增加，这是通过重力做正功实现的。又比如物体以初速度沿光滑斜面上滑，此过程中物体重力势能增加，动能减少，因为重力对物体做了负功。也就是说，可通过重力做功实现重力势能和动能之间的相互转化。
同样，把小球放在光滑水平面上，带着弹簧从原长拉到b点后静止释放，弹簧从伸长变回原长过程中，弹簧弹性势能减小，物体动能增加，这是通过弹簧对物体做正功实现的。物体在o点已有速度，会继续运动到a点。从o到a过程中，弹簧对物体做负功，此时弹性势能增加，动能减少。也就是说，通过弹力做功可实现弹性势能和动能之间的相互转换。再看竖直方向悬挂的弹簧，忽略空气阻力，其上下震动过程中，因重力和弹力做功，物体的动能、弹簧的弹性势能和物体的重力势能之间相互转化。用同样方法分析运动员撑杆跳过程，起跳过程，因重力和杆的弹力做功，运动员动能转化为重力势能和杆的弹性势能。同样因重力和弹力做功，杆的弹性势能又转化为运动员的重力势能，最后下落过程中，运动员重力势能转化为动能。
由于它们在机械运动过程中有紧密转化关系，我们把重力势能、弹性势能和动能统称为机械能，用e表示机械能，表达式为机械能e = Ek（动能） + EP（重力势能和弹性势能）。因重力势能大小与零势能面选取有关，所以机械能具有相对性，它虽有正负，但属于标量，单位是焦耳。从前面诸多分析可知，通过重力或弹力做功，机械能可从一种形式转化为另一种形式。那么在这种转化过程中，一种机械能的增加会等于另一种机械能的减小吗？我们通过一个勇者挑战游戏体会一下。
游戏是这样的，教室天花板悬挂一个质量较大的铁球，一位同学紧靠着墙角站立，将铁球拉到一定高度，靠近鼻尖，然后静止释放。我们知道小球会来回摆动，那这个铁球会不会砸到同学的脸呢？课前老师邀请了一位勇士参与并记录了视频，我们一起来看结果，请大家认真观察铁球运动情况，尤其是它的高度。我们看到，虽然这位勇士有些害怕，但铁球始终只是险些砸到他，即铁球总会运动到几乎相同的高度。大家想想，如果现在把铁球换成乒乓球，还能运动到相同高度吗？我们一起来看。
我们发现乒乓球不能运动到一样的高度，也就是说只有铁球可以运动到几乎一样的高度，这说明了什么呢？说明忽略空气阻力时，球从静止释放才能重新回到等高位置。这个过程中，动能和重力势能相互转换，回到等高时与释放点相比，动能都为零，势能也没变，所以机械能没变。
当年伽利略也发现了这个现象，并提出理想斜面实验，告诉我们当所有接触面光滑且不计空气阻力时，小球从一个位置静止释放，最后会回到与出发点等高的位置。但某个特殊位置机械能不变，不代表小球整个运动过程机械能都不变。因此，我们还要从理论上对这一过程进一步分析探究。假设小球过a点时速度为V1，运动到b点时速度是V2，我们用动能定理对这个过程列式。
合外力做的功等于动能的变化量，因为支持力不做功，只有重力做功，重力做的功等于mg×(H1 - H2)。动能的变化量等于1/2m V22 - 1/2m V12。从重力做功与重力势能的关系看，从a到b重力做的正功等于a到b重力势能的减少量。设地面为零势能点，此时a到b重力势能的减少量等于MGH1（a点的重力势能） - MGH2（b点的重力势能），即重力势能的减少量等于动能的增加量，一种机械能的减少等于另一种机械能的增加。或者我们移项，把a、b两点的机械能分别放到等式两边，左边是a点的动能加重力势能，右边是b点的动能加重力势能，也就是a点和b点的机械能，我们会发现a点的机械能等于b点的机械能。
但这个结论需满足一个条件，即忽略空气阻力且斜面光滑，也就是小球下落过程中只有重力做功，在这个系统内动能和重力势能相互转化，总的机械能不变。实际上，b点的选择是任意的，这就证明小球在斜面上运动的整个过程中，每个位置的机械能都不变，所以我们说这个过程机械能守恒。同样可证明，在光滑水平面上，弹簧和小球组成的系统，只有弹簧弹力做功时，可实现小球动能和弹簧弹性势能相互转化，因此小球与弹簧的系统也是机械能守恒的。