2020-2021学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册课件：1.5 机械能守恒定律 第一课时

第5节　科学验证:机械能守恒定律　　　 第1课时　机械能守恒定律　　　　　　 一、机械能守恒定律 任务驱动　射箭运动时,射出的箭一飞而过,那么,在射箭时,机械能是怎样转化的呢? 提示:弓的弹性势能减小,箭的动能增大。弹性势能转化成动能。 1.机械能:物体的_____和_____之和。 2.推导:如图所示,如果物体只在重力作用下自由下落, 重力做的功设为WG,由重力做功和重力势能的变化关系 可知WG=mg(h1-h2)=Ep1-Ep2。 ① 动能 势能 由动能定理得 WG= m - m ② ①②联立可得mgh1-mgh2= m - m , mgh2+ m =mgh1+ m , 由机械能的定义得_____________。 Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 3.内容:在只有重力或弹力这类力做功的情况下,物体 系统的动能与势能_________,机械能的总量_________。 4.条件:只有_____对物体做功,与运动方向和轨迹的 曲、直无关。 相互转化 保持不变 重力 5.表达式: (1) m +mgh1=___________或Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。 (2)mgh1-mgh2= m - m ,即ΔEp减=______。 ΔEk增 二、验证机械能守恒定律 任务驱动　物体做自由下落时,考虑空气阻力的影响,减小的重力势能和增加的动能相等吗?若不等,哪一个大? 提示:不相等,减小的重力势能大于增加的动能。 1.实验目的: (1)___________________。 (2)___________________________。 验证机械能守恒定律 进一步熟悉打点计时器的使用 2.实验器材: 铁架台、打点计时器、交流电源、纸带、重物、天平、砝码、刻度尺。 3.实验原理与设计: 实验装置如图所示。 让带有纸带的重物自由下落,利用___________记录重物 下落过程中的位移。选取纸带上的某点作为高度的起 点,量出与纸带上其他点的距离作为高度。用_____称出 重物的质量,算出重物经过这些点的_________。再计算 重物经过这些点的瞬时速度,算出_____。最后,通过比 较重物经过这些点的_______得出结论。 打点计时器 天平 重力势能 动能 机械能 4.实验步骤: (1)利用天平测出重物质量。 (2)纸带一端吊重物,另一端穿过打点计时器。手提纸 带,使重物靠近打点计时器并静止。________________ ___,让重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列 清晰的点。 接通电源,松开纸 带 (3)取下纸带并选其中一个点作为参考,设打该点时重 物的重力势能为零,计算打该点时重物的动能,它就是 重物下落过程中_______________的总和。 (4)分别测量并计算纸带上其他各点对应的重物的_____ ___________,并计算出动能与重力势能之和,将测量和 计算的数据填入表中。 动能与重力势能 动能 和重力势能 5.数据收集与分析: 将测量的数据填入表格,结合称出的重物质量,分析数据,形成结论。 点序号 高度 重力势能 速度 动能 机械能 6.实验结论:在只有重力这类力做功的情况下,物体的 机械能是_______。 守恒的 主题一　机械能及守恒定律的含义 【生活情境】 情境1:如图所示,两位小朋友在蹦床上玩得非常开心,试思考以下问题。 【问题探究】 (1)右边的男孩离开蹦床后飞向空中的过程中,机械能守恒吗? (2)左边的女孩若已落在蹦床上,使蹦床下陷,她的机械能守恒吗? 提示:(1)守恒。男孩离开蹦床后只受重力作用,只有重力做功,机械能守恒。 (2)不守恒。因为她的动能减少,重力势能也减少,她的机械能在减少,机械能不守恒。 情境2:用细绳把铁锁吊在高处,并把铁锁拉到鼻尖前释放,保持头的位置不动。 【问题探究】 铁锁摆回来时,会打到鼻子吗?试试看,并解释原因。 提示:不会打到鼻子。联想伽利略的理想斜面实验,若没有阻力,铁锁刚好能回到初位置,遵循机械能守恒定律。因为存在阻力,机械能损失,铁锁速度为零时的高度低于开始下落时的高度,所以铁锁一定不能到达鼻子的位置。 【结论生成】 机械能守恒的条件(物理观念) 机械能守恒的条件为只有重力(或系统内弹力)做功。 (1)从做功的角度看,只有重力(或系统内弹力)做功,机械能守恒。 ①只有重力做功,单个物体的动能和重力势能相互转化,物体的机械能守恒。 ②只有弹力做功,物体的动能和弹簧的弹性势能相互转化,物体与弹簧组成的系统机械能守恒。 ③只有重力和弹力做功,物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化,物体和弹簧组成的系统机械能守恒。 (2)从能量转化的角度看,只有系统内动能和势能的相互转化,