1.5 科学验证：机械能守恒定律 课件-2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

鲁科版2019必修二 第一章 功和机械能 第5节科学验证：机械能守恒定律 高一物理 1.为什么小球好象记着自己的位置不会碰到实验者的鼻尖？ 2.小球在运动过程中动能与势能相互转化，存在什么规律呢？ 新课引入 一、探究机械能守恒定律 1.定义：物体具有的动能和势能之和称之为机械能 一、理论探究一：物体只在重力作用下的运动 小球只在重力作用下自由下落，从A到B的过程中， 1.写出重力做功与动能变化的关系？ 2.写出重力做功与势能变化的关系？ 3.小球的动能的变化量与势能的变化量存在何种定量关系？ 4. 小球在A点和B点的机械能又有何种关系？你能得出什么结论？ 交流讨论： (1).由重力做功与重力势能关系可知: WG＝EP1－EP2 (2).由动能定理可知: WG＝Ek2－Ek1 由以上两式可知: Ek2－Ek1 ＝EP1－EP2 Ek2＋Ep2 ＝Ek1＋EP1 交流讨论： 如果物体在运动过程中还有阻力做功呢？ 交流讨论： 在光滑水平面上被弹簧反弹回来的小球，机械能是否守恒？小球和弹簧组成的系统机械能是否守恒？ 物体在什么条件下，机械能保持不变呢？ 梳理深化： 1.机械能守恒定律内容: 在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 mgh2+mv22/2=mgh1+mv12 二.验证机械能守恒定律 讨论交流： 1、验证机械能守恒定律的实验原理是什么？如何测量速度？需要哪些仪器？ 2、本实验应该选择什么样的物体进行实验？为什么？ 3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？ 4、若实验中不测量物体的质量，还能验证机械能守恒定律么？ 5、怎样处理实验数据？得出怎样的结论？ 6、引起实验误差的主要因素有哪些？如何减小实验误差？你能设计其他的实验方案验证机械能守恒么？ 练习与拓展 例1：如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　) A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒 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 二.验证机械能守恒定律 例2.如图所示，质量为m的物体，以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过轨道最低点B时的速度为3gR，求： (1)物体在A点时的速度大小； (2)物体离开C点后还能上升多高？ 例3.在“科学验证:机械能守恒定律”的实验中： (1)有下列器材可供选用：重锤、铁架台、天平、停表、电磁打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源。其中不必要的器材有________________________；缺少的器材是________________。 (2)实验中用打点计时器打出的纸带如图所示，其中，A为打下的第1个点，C、D、E、F为距A较远的连续选取的四个点(其他点未标出)。用刻度尺量出C、D、E、F到A的距离分别为s1＝20.06 cm，s2＝24.20 cm，s3＝28.66 cm，s4＝33.60 cm。重锤的质量为m＝1.00 kg；打点周期为T＝0.02 s；实验地点的重力加速度为g＝9.8 m/s2。为了验证从打下A点到打下D点过程中重锤的机械能守恒，应计算出：打下D点时重锤的速度vD＝________(用题中字母表达)＝________ m/s，重锤重力势能的减少量ΔEp＝________(用题中字母表达)＝________ J，重锤动能的增加量ΔEk＝________(用题中字母表达)＝________ J。(保留三位有效数字) 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　 　) A．甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒 B．乙图中物体匀速运动，机械能守恒 C．丙图中小球做匀速圆周运动，机械能不守恒 D．丁图中，轻弹簧将A、B两小车弹开，两小车组成的系统机械能不守恒，两小车和弹簧组成的系统机械能守恒 变式训练1： 如图所示，绕过光滑定滑轮两端分别拴有A、B两个小球，A球的质量为3m，B球的质量为m，现将两球从距地面高度为h处由静止释放．若细绳足够长，细绳的质量、空气的阻力均不计．求： (1)A球落地的瞬间，B球的速度多大？ (2)B球上升到距地面的最大高度为多少？ 变式训练2： (1)(多选)在”验证机械能守恒定律”的实验中，需要用工具测量和通过计算得到的有(　　) A．重锤的质量 B．重力加速度 C．重锤下落的高度 D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度 变式训练3： (2)有同学按以下步骤进行实验操作： A．用天平称出重锤和夹子的质量。 B．固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，