1.5 科学验证：机械能守恒定律-2021-2022学年高一物理备课必备课件（鲁科版2019必修第二册）

第五节 科学验证：机械能守恒定律 第一章 功和机械能 鲁科2019 高中物理必修二 过山车在最高点无动力释放后，会沿着轨道下滑、爬升、速度时快时慢。在运行过程中既有重力势能，又有动能。 高度减小时，重力势能减小，动能增大； 高度增大时，重力势能增大，动能减小。 有规律？ 重力势能EP 弹性势能EP 动能Ek 势能 机械能 动能 运动的物体往往既有动能又有势能。 一、机械能 机械能是动能、重力势能、弹性势能的统称， 用符号 E 表示。 3.机械能是标量，具有相对性。 1.概念： 2.表达式： 物体运动时，动能与势能会发生相互转化。 射箭时 弓的弹性势能减小，箭的动能增大 弹性势能 动能 物体运动时，动能与势能会发生相互转化。 荡秋千 高度降低时，重力势能减小，动能增大。 重力势能 动能 最低点： 重力势能最小，动能最大。 高度升高时，重力势能增大，动能减小。 重力势能 动能 蹦极时 绳子拉直前：重力势能减少，动能增加。 绳子拉直后：重力势能继续减少， 物体运动时，动能与势能会发生相互转化。 动能、弹性势能增加。 绳子拉直后的机械能又会是怎样的变化呢？ 大量事实表明，物体的机械能可从一种形式转化为另一种形式。机械能的形式发生转化时遵循什么规律呢？ 二、机械能守恒定律 h1 h2 1 2 h 情景一：只受重力作用 做自由落体运动的小球 1、根据动能定理 2、根据WG=-ΔEp V1 V2 思考：两个式子的含义？ 动能增加 △EK 重力势能减少 △EP 初态机械能 E1 末态机械能 E2 物体只受重力作用，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 小球沿光滑曲面下滑 mg FN h1 h2 情景二：除重力之外还受其他力，但只有重力做功 1 2 分析：下滑过程中支持力做功？ 重力势能变化？ 动能变化？ 0 物体只有重力作功，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 思考：除重力之外，有其他力做功时，机械能会守恒吗？ h1 h2 1 2 h V1 V2 小球在下落过程中的空气阻力不可忽略 W总=WG+Wf EK2-EK1 EP1-EP2 EK2+EP2=EK1+EP1+Wf E2=E1+Wf （Wf<0） 根据动能定理 机械能不守恒 Wf =E2-E1 除重力外的其它力对物体做功导致了物体机械能的变化,W其他＝ΔE 2 1 v1 v2 情景三：只有弹力做功 1、根据动能定理 2、根据W弹＝－ΔEp WF= EK2-EK1 WF= EP1-EP2 EP1+EK1=EP2+EK2 在光滑水平面上反弹回来的小球 物体只受弹力作用，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 h1 h2 1 2 h V1 V2 mg FN h1 h2 1 2 2 1 v1 v2 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。 机械能守恒定律 E2＝E1 2.表达式： （1） 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 3.机械能守恒条件： （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。 （3） ΔEA=-ΔEB 即A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量 跳伞员利用降落伞在空中匀速下落 抛出的篮球在空中运动（不计阻力） 光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来。 v 【学以致用】下列实例中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 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； h v 无需测其质量 A B 起点 h S1 S2 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