高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第5节 科学验证:机械能守恒定律精品课件ppt

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1.了解人们追寻守恒量和建立“能量”概念的漫长过程2.理解机械能守恒定律,体会守恒观念对认识物理规律的重要性3.能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题
思考：前面学习了哪几种形式的能量？表达式是什么？分别对应什么力做功？
3.机械能是标量，具有相对性。
3、能量之间有转化么？
4、上述过程中，仅有重力做功，小球总的机械能如何变化呢？
1、小球受到哪些力的作用？
2、哪些力对小球做功？
思考：比较问题4和5你从中能得到什么结论呢？
5、若小球在上述过程中受到阻力的作用，其它条件不变。小球的机械能是否还守恒？
在只有重力做功的物体系统内，动能与重力势能相互转化，而总的机械能保持不变。
4、从B到C的过程中，仅有弹力做功，小球总的机械能如何变化呢？
5、若小球往复运动过程中受到摩擦阻力，其它条件不变。小球的机械能是否还守恒？
思考：结合问题4和5你从中能得到什么结论呢？
在只有弹力做功的物体系统内，动能与弹性势能相互转化，而总的机械能保持不变。
1.规律：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。
（1）从做功角度看：只有重力或系统内弹力做功。
① 物体只受重力或弹簧弹力，不受其他力。② 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。
（2）从能量转化角度看：只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化。
练习:除1外都不计空气阻力，哪些情况机械能是守恒的？
三、验证机械能守恒定律
实验目的：（1）验证机械能守恒（2）进一步熟悉打点计时器的使用
（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；
机械能守恒定律即被验证，
实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。
实验步骤（1）纸带一段吊重物，另一端穿过打点计时器。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。（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为0，计算打改点时的动能，它就是重物下落过程中的动能与重力势能的总和。（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。
注意事项（1）实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力。（2）实验时，必须先接通电源，让打点记时器工作正常后才松开纸带让重锤下落。（3）打点记时器必须接50Hz交流低压电源。（4）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、体积小的重物。
该图像的斜率表示什么？
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量，即机械能守恒。
实验中，重锤的重力势能减小 略大于 其动能增加，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。
四、机械能守恒定律的应用
（4）根据机械能守恒定律列方程
以人为研究对象，研究人从最高点荡到最低点的这个过程
秋千在下摆过程中，受到的绳子拉力与速度垂直，不做功，只有重力做功，机械能守恒
讨论：（1）以谁为研究对象，研究的是哪个过程?
（2）研究过程中，机械能是否守恒？
（3）选取哪个平面为参考平面，初末状态的机械能分别为多少？
(1)确定研究对象和研究过程
(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒
(3) 恰当选取零势能面，并确定研究对象在研究过程的始、末状态的机械能。
(4)根据机械能守恒定律列出方程，进行求解。
运用机械能守恒定律的解题步骤
方法2：A物体的机械能增加量等于B物体的机械能减少量
方法3：系统动能的增加量等于重力势能的减少量
方法1：初态机械能等于末态机械能（选择地面为零势能参考面）
1　以下物体运动过程,满足机械能守恒的是 (　　)A.在草地上滚动的足球B.从旋转滑梯上滑下的小朋友C.竖直真空管内自由下落的硬币D.匀速下落的跳伞运动员
解析　在草地上滚动的足球要克服阻力做功,机械能不守恒,故A错误;小 朋友从旋转滑梯上滑下时,受阻力作用,阻力做负功,机械能减小,故B错误;真空 管内自由下落的硬币只有重力做功,重力势能转化为动能,机械能守恒,故C正 确;匀速下落的跳伞运动员受重力和空气阻力而平衡,阻力做负功,故机械能减 少,D错误。
A.5 J,5 J　　　 B.10 J,15 J C.0,5 J　　 D.0,10 J
3　如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,并且处于原长状态,现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),重力加速度为g,则在圆环下滑到最大距离的过程中 (　　)