1.5 科学验证：机械能守恒定律（课件）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（鲁科版）

第5节　科学验证：机械能守恒定律 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 学习目标 素养提炼 1.知道什么是机械能，理解物体动能和势能的相互转化。 2．理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。 3．能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。 物理观念：系统、机械能。 科学思维：从能量转化角度理解机械能守恒定律。 科学探究：验证机械能守恒定律。 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 一、机械能守恒定律 1．机械能：物体的______与重力势能(弹性势能)之和称为机械能。 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 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 相互转化 保持不变 重力或弹力 ΔEk增 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 二、验证机械能守恒定律 1．实验目的 (1)会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。 (2)掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 mgh 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 mgh 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 3．实验器材 铁架台(带铁夹)、____________、重锤(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、________________。 4．实验步骤 (1)安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。 打点计时器 低压交流电源 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 (2)打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上；另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先__________，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3～5次实验。 (3)选纸带：选取点迹较为清晰且开始的两点间距离约为________的纸带，把纸带上打出的第一个点作为起始点，记作O，在距离O点较远处再依次选出计数点1、2、3、…… (4)测距离：用刻度尺测出O点到1、2、3、……的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3、…… 接通电源 2 mm 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 [判断正误] (1)通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。(　　) (2)物体的机械能一定是正值。(　　) (3)合力为零，物体的机械能一定守恒。(　　) (4)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(　　) (5)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(　　) √ × × × √ 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 要点一　机械能守恒条件的理解 [探究导入]　如图所示，小球抛出后在空中 运动(不计空气阻力)的过程机械能守恒吗？ 降落伞在空中匀速下落时机械能守恒吗？ 提示：判断物体机械能守恒的依据是只有重力或弹力做功。小球抛出后，只受重力作用，机械能守恒；降落伞除了重力做功外，还有阻力做功，机械能不守恒。 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 1．对机械能守恒条件的理解 机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，可分为以下三种情况： (1)只受重力作用：如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动(自由落体、竖直上抛、平抛、斜抛等)。 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 (2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或弹力做功，例如： ①物体沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力的作用，但曲面的支持力对物体不做功。 ②在光滑水平面上运动的小球碰到弹簧，把弹簧压缩后又被弹簧弹回来。 (3)除重力和弹力之外，还有其他力做功，但其他力做功的总和为零，系统机械能没有转化为其他形式的能，物体的机械能不变，这不是真正的守恒，但也可以当作守恒来处理。 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 2．机械能守恒的判断 (1)用做功来判断：分析物体或系统受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。 (2)用能量转化来判定：若系统中只有动能和势能的相互转化，无机械能与其他形式的能的转化，则系统机械能守恒。 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 [易错提醒] (1)机械能守恒的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。 (2)“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。 鲁科版物理·必修第二册 返回导航 下页 上页 [典例1]　(多选)如图所示，下列关