科学验证：机械能守恒定律课件-高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册.pptx

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1、 鲁 科 版 物 理 必 修鲁 科 版 物 理 必 修 2 2 （ 2 0 1 92 0 1 9 ） 高 一 物 理 组高 一 物 理 组高一物理高一物理鲁科版必修二2019为什么小球好象记着自己的位置不会碰到鼻尖？为什么小球好象记着自己的位置不会碰到鼻尖？V (2)(2)运动员撑杆跳的过程中运动员撑杆跳的过程中 转化为转化为 。(3)(3)反弹后的小球在上升过程中反弹后的小球在上升过程中 转化为转化为 。 重力势能重力势能动能动能动能动能弹性势能弹性势能弹性势能弹性势能动能、重力势能动能、重力势能动能和势能之间可以相互转化动能和势能之间可以相互转化1. 1.机械能机械能kpEEE机械能（机械

2、能（ ）：物体具有的）：物体具有的动能和势能动能和势能之和之和E思考：动能与势能的相互转化存在何种定量关系？思考：动能与势能的相互转化存在何种定量关系？1. 1.机械能机械能重力势能重力势能EP弹性势能弹性势能EP动能动能Ek势能势能机械能机械能动能动能h1 h212 hmg情景一：只受重力作用情景一：只受重力作用22122111mgh22mghmvmv2111mgh +2mv2221+2mghmv做自由落体运动的小球做自由落体运动的小球1、根据动能定理、根据动能定理21222121mvmvWG21mghmghWG2、根据重力做功、根据重力做功V1V21. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律21

3、21222121mghmghmvmv2221212121mghmvmghmv思考：两个式子的含义？思考：两个式子的含义？动能增加动能增加EK重力势能减少重力势能减少EP初态机械能初态机械能E1末态机械能末态机械能E21. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律1. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律小球沿光滑曲面下滑小球沿光滑曲面下滑mgFNh1h2情景二：除重力之外还受情景二：除重力之外还受其他力，但只有重力做功其他力，但只有重力做功分析：下滑过程中支持力做功？分析：下滑过程中支持力做功？ 重力势能变化？重力势能变化？ 动能变化？动能变化？012mghmghWEGP21222121mvmvWEGK2

4、111mgh +2mv12EE2221+2mghmv1. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律设小球在下落过程中的空气阻力不可忽略设小球在下落过程中的空气阻力不可忽略W总=WG+WfEK2-EK1EP1-EP2EK2+EP2=EK1+EP1+WfE2=E1+Wf （Wf0）根据动能定理根据动能定理机械能不机械能不守恒守恒1. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律21v1v2情景三：只有弹力做功情景三：只有弹力做功1、根据动能定理、根据动能定理2、根据弹力做功、根据弹力做功WF= EK2-EK1WF= EP1-EP2EP1+EK1=EP2+EK212EE在光滑水平面上反弹回来的小球在光滑水平面上反弹回来

5、的小球 在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统内在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统内的动能与势能相互转化，机械能的总量保持不变。的动能与势能相互转化，机械能的总量保持不变。结论：结论：1. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律E2E1表达式：表达式：（1） 初状态机械能等于末状态机械能初状态机械能等于末状态机械能（2） 减少的势能等于增加的动能减少的势能等于增加的动能p1p2k2k1EEEE（3） EA=-EB 即即A物体机械能的增加量等于物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量物体机械能的减少量机械能守恒条件：（1 1）从做功角度看：只有重力或系统内弹力做功。）从做功角度看：只

6、有重力或系统内弹力做功。 物体只受重力或弹簧弹力，不受其他力。物体只受重力或弹簧弹力，不受其他力。 物体受到重力和弹簧弹力，还受到其他力，但其他力不做功，或其他物体受到重力和弹簧弹力，还受到其他力，但其他力不做功，或其他力做的总功为零。力做的总功为零。（2 2）从能量转化角度看：只有系统内动能和势能的相互转化，无其）从能量转化角度看：只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化。他形式能量的转化。1. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律【例【例1 1】(多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()1. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律A甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械

7、能守恒B乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒C丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒D丁图中，小球沿水平面做速率不变的圆周运动时，小球的机械能守恒1. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律1. 1.机械能守恒定律机械能守恒定律1、确定研究对象(物体或系统) 及研究的过程。2、对研究对象进行受力分析，弄清各力在 研究过程中的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。3、选取参考平面，确定研究对象在过程中的初始状态和末状态的机械能(包括动能和势能)。4、根据机械能守恒定律列方程，进行求解。2. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律实

8、验目的：验证机械能守恒定律实验目的：验证机械能守恒定律待测量的物理量：待测量的物理量：速度速度质量质量高度差高度差实验结果：实验结果：势能与动能之和保持不变势能与动能之和保持不变机械能守恒机械能守恒势能与动能之和发生变化势能与动能之和发生变化机械能不守恒机械能不守恒动能、势能动能、势能实验原理：方法一：利用起始点和第n点（1）若物体由静止下落高度h时，它的瞬时速度为v，那么重力势能的减小量为mgh，动能的增加量为 mv2/2；（2）看它们在实验误差允许的范围内是否是相等，如果相等则验证了机械能守恒；hv221mvmgh 221vgh 2. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律AB起起点点h

9、S1S2方法二：任取两点若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA 再测出物体由A点下落h后经过B点的速度vB 则在误差允许范围内，由计算得出 机械能守恒定律即被验证。无需测其质量。hmgmvmvAB222121OhgvvAB2221212. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律夹子夹子打点计时器打点计时器纸带纸带重物重物？铁架台铁架台实验器材实验器材2. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律2. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律实验步骤实验步骤（1 1）纸带一端吊重物，另一端穿过打点计时器。手提纸带，使重物靠近打）纸带一端吊重物，另一端

10、穿过打点计时器。手提纸带，使重物靠近打点计时器并静止。接通电源，松开纸带，让重物自由落下。点计时器并静止。接通电源，松开纸带，让重物自由落下。（2 2）取下纸带，并选其中一个点作为参考点，设打该点时重物的重力势能）取下纸带，并选其中一个点作为参考点，设打该点时重物的重力势能为为0 0，计算打该点时的动能，它就是重物下落过程中的动能与重力势能的总，计算打该点时的动能，它就是重物下落过程中的动能与重力势能的总和。和。（3 3）分别计算纸带上其他各点对应的物体的重力势能和动能之和。）分别计算纸带上其他各点对应的物体的重力势能和动能之和。（1 1）实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必须在）实验中打点

11、记时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线同一竖直线上，以减上，以减少摩擦力。少摩擦力。（2 2）实验时，必须）实验时，必须先接通电源先接通电源，让打点记时器工作正常后才松开纸带让重，让打点记时器工作正常后才松开纸带让重锤下落。锤下落。（3 3）打点记时器必须接）打点记时器必须接50Hz50Hz交流低压交流低压电源。电源。（4 4）为了减小重物在下降过程中空气阻力的影响，应选择）为了减小重物在下降过程中空气阻力的影响，应选择质量大、体积小质量大、体积小的重物。的重物。2. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律数据处理数据处理m(kg) h(m) v(m/s)势能减少量mgh(J) 动能增加

12、量Ek(J)12342. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律0hv 212gh =v 212该图象的斜该图象的斜率表示什么？率表示什么？为什么图象为什么图象通过原点？通过原点？实验结论实验结论在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能守恒。量，即机械能守恒。实验中，重锤的重力势能减小量略大于其动能的增加量，其原实验中，重锤的重力势能减小量略大于其动能的增加量，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。2. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律思考：若实验中，不测物体质量，还能验证机械能守恒么？思考：若实验中，不测物体质量，还能验证机械能守恒么？实验结论实验结论: :在误差允许的范围内，自由下落的物体机械能守恒。在误差允许的范围内，自由下落的物体机械能守恒。2. 2.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律致 谢 T h e m a n w h o h a s m a d e u p h i s m i n d t o w i n w i l l n e v e r s a y i m p o s s i b l e