2022-2023學(xué)年魯科版(2019)必修第二冊 1.5科學(xué)探究：機(jī)械能守恒定律（28張PPT）

科學(xué)探究：機(jī)械能守恒定律HELLO復(fù)習(xí)回顧Q1：動能？1.定義：物體由于運(yùn)動而具有的能量叫動能2.公式：3.物理意義：具有瞬時(shí)性（某個(gè)時(shí)刻的動能）Q2：動能定理？1.定義：合外力所做的功等于物體動能的變化2.公式：復(fù)習(xí)回顧Q：勢能？1.定義：物體處于一定高度而具有的能量2.公式：Q2：重力做功與重力勢能的關(guān)系？重力所做的功WG=Ep1-Ep2重力勢能的變化決定練習(xí)1、如圖所示，貨物放在自動扶梯的水平臺階上，隨扶梯一起沿斜向上方向做勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是（）GNA.重力對貨物做正功 B.摩擦力對貨物做正功C.支持力對貨物做負(fù)功 D.合外力對貨物做功為0①受力分析：因?yàn)槭莿蛩龠\(yùn)動，所以只受重力和支持力，且G=N②分析做功情況：速度方向就是位移方向D練習(xí)2、小孩和大人在相同的粗超路面上以水平推力勻速推動相同的木箱運(yùn)動相等的位移，已知小孩和大人所推木箱的速度大小如圖所示，則次過程中（）GNA.大人對木箱做的功多

B.大人和小孩對木箱做的功一樣多C.兩木箱克服摩擦力做的功不一樣多D.大人和小孩對木箱做的平均功率一樣大①受力分析：因?yàn)槭莿蛩龠\(yùn)動，所以豎直方向受重力和支持力，且G=N；

水平方向受推力和摩擦力，且F=fBFf②分析：做功情況：W=FS功率：P=Fv機(jī)械能守恒定律規(guī)律HELLO做自由落體運(yùn)動的小球V2情景一：只受重力作用h1

h212

hV1V2小球從1位置運(yùn)動到2位置過程中：1、受力分析：只受重力作用2、根據(jù)動能定理：合外力做功=動能的改變量3、根據(jù)重力勢能：重力勢能變化量=重力做功4、綜上所述：一、機(jī)械能守恒定律h1

h212

h情景一：只受重力作用做自由落體運(yùn)動的小球1、根據(jù)動能定理2、根據(jù)重力做功V1V2情景一：只受重力作用h1

h212

hV1V2小球從1位置運(yùn)動到2位置過程中：1、受力分析：只受重力作用2、根據(jù)動能定理：合外力做功=動能的改變量3、根據(jù)重力勢能：重力勢能變化量=重力做功4、綜上所述：一、機(jī)械能守恒定律情景一：只受重力作用動能增加△EK重力勢能減少△EP初態(tài)機(jī)械能E1末態(tài)機(jī)械能E2物體只受重力作用，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。機(jī)械能=動能+勢能只有重力做功，機(jī)械能不變思考：兩個(gè)式子的含義？小球沿光滑曲面下滑mgFNh1h2情景二：除重力之外還受其他力，但只有重力做功12物體只有重力做功，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。1、受力分析：受到重力+支持力2、根據(jù)動能定理：合外力做功=動能的改變量3、根據(jù)重力勢能：重力勢能變化量=重力做功4、綜上所述：一、機(jī)械能守恒定律h1

h212

h情景一：只受重力作用做自由落體運(yùn)動的小球1、根據(jù)動能定理2、根據(jù)重力做功V1V2h1

h212

hV1V2小球從1位置運(yùn)動到2位置過程中：1、受力分析：受到重力和空氣阻力2、根據(jù)動能定理：合外力做功=動能的改變量3、根據(jù)重力勢能：重力勢能變化量=重力做功4、綜上所述：

思考：除重力之外，有其他力做功時(shí)，機(jī)械能會守恒嗎？

機(jī)械能不守恒h1

h212

hV1V2mgFNh1h212h1

h212

hV1V2只受重力作用

受重力和支持力

受重力和阻力只有重力做功

但只有重力做功

重力和阻力都做功機(jī)械能守恒定律

在只有重力或彈力這類力做功的情況下，物體系統(tǒng)內(nèi)的動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量保持不變。機(jī)械能守恒條件：（1）從做功角度看：只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功。①物體只受重力或彈簧彈力，不受其他力。②物體受到重力和彈簧彈力，還受到其他力，但其他力不做功，或其他力做的總功為零。（2）從能量轉(zhuǎn)化角度看：只有系統(tǒng)內(nèi)動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，無其他形式能量的轉(zhuǎn)化。機(jī)械能不守恒條件：除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力以外，還有其它力做功。1、下列實(shí)例中哪些情況機(jī)械能是守恒的?跳傘員利用降落傘在空中勻速下落光滑水平面上運(yùn)動的小球，把彈簧壓縮后又被彈回來。v拋出的籃球在空中運(yùn)動（不計(jì)阻力）不守恒守恒守恒練習(xí)2、下列實(shí)例中哪些情況機(jī)械能是守恒的?不守恒守恒用繩拉著一個(gè)物體沿著光滑的斜面勻速上升輕彈簧拴一小球在豎直方向做往復(fù)運(yùn)動練習(xí)3、物體向上運(yùn)動一段距離，其中拉力做功10J，物體克服阻力做功5J，克服重力做功5J，則（）練習(xí)A.物體重力勢能減少5J B.物體機(jī)械能增加5JC.合力做功為20J D.物體機(jī)械能減少5J①重力勢能變化量=重力做功的大小，重力做正功，勢能減少；重力做負(fù)功，勢能增加②機(jī)械能=動能+勢能，除重力或彈力以外其他力做多少功，機(jī)械能就變化多少②合力做功，包括重力以及彈力的所有力做功B4、“打水漂”是人類最古老的游戲之一，游戲者運(yùn)用手腕的力量將石頭撇出，石頭會在水面上彈跳數(shù)次。游戲者在地面上以速度v0拋出質(zhì)量m的石頭，拋出后石頭落在比拋出點(diǎn)低h的水面上。若以拋出點(diǎn)為零勢能點(diǎn)且不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）練習(xí)A.拋出后石頭落到水面時(shí)重力勢能為mghB.拋出后石頭落在水面時(shí)重力對石頭做的功為-mghC.拋出后石頭落到水面時(shí)的動能為D.拋出后石頭落在水面時(shí)的機(jī)械能為①受力分析：物體只受重力作用，機(jī)械能守恒②選取拋出點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，重力做正功，重力勢能減少D實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）驗(yàn)證機(jī)械能守恒（2）進(jìn)一步熟悉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用二、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律本實(shí)驗(yàn)采用什么方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒的？用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)原理：方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)（1）若物體由靜止下落高度h時(shí)，它的瞬時(shí)速度為v，那么重力勢能的減小量為mgh，動能的增加量為

1/2mv2；（2）看它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否是相等，如果相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒；hvAB起點(diǎn)hS1S2方法二：任取兩點(diǎn)若以重物下落過程中的某一點(diǎn)A為基準(zhǔn)，設(shè)重物的質(zhì)量為m，測出物體對應(yīng)于A點(diǎn)的速度vA

再測出物體由A點(diǎn)下落△h后經(jīng)過B點(diǎn)的速度vB則在誤差允許范圍內(nèi)，由計(jì)算得出

機(jī)械能守恒定律即被驗(yàn)證。

O夾子打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶重物？鐵架臺實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。實(shí)驗(yàn)步驟（1）紙帶一段吊重物，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。手提紙帶，使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并靜止。接通電源，松開紙帶，讓重物自由落下。（2）取下紙帶，并選其中一個(gè)點(diǎn)作為參考點(diǎn)，設(shè)打該點(diǎn)時(shí)重物的重力勢能為0，計(jì)算打改點(diǎn)時(shí)的動能，它就是重物下落過程中的動能與重力勢能的總和。（3）分別計(jì)算紙帶上其他各點(diǎn)對應(yīng)的物體的重力勢能和動能之和。注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)記時(shí)器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦力。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)記時(shí)器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落。（3）打點(diǎn)記時(shí)器必須接50Hz交流低壓電源。（4）為了減小重物在下降過程中空氣阻力的影響，應(yīng)選擇質(zhì)量大、體積小的重物。數(shù)據(jù)處理m（kg）h（m）V（m/s）勢能減少量mgh(J)動能增加量

ΔEK(J)12340hv212gh=v

212該圖象的斜率表示什么？為什么圖象通過原點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)結(jié)論在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，重錘重力勢能減少量等于動能的增加量，即機(jī)械能守恒。

實(shí)驗(yàn)中，重錘的重力勢能減小略大于其動能增加，其原因是下落中克服阻力做功，機(jī)械能略有減少。PART04實(shí)驗(yàn)步驟四、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用【例題一】蕩秋千是一種常見的娛樂休閑活動，若秋千繩的長度l=2m,蕩到最高點(diǎn)時(shí)秋千繩與堅(jiān)直方向的夾角θ=60°。取重力加速度g=9.8m/s2,求蕩到最低點(diǎn)時(shí)秋千的速度大小。(忽略阻力及秋千繩的質(zhì)量,且人在秋千上的姿勢可視為不變）討論：（1）以誰為研究對象，研究的是哪個(gè)過程（2）研究過程中，機(jī)械能是否守恒？（3）選取哪個(gè)平面為參考平面，初末狀態(tài)的機(jī)械能分別為多少？（4）根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程【例題二】質(zhì)量分別為3kg和5kg的物體A、B，用輕繩連接跨在一個(gè)定滑輪兩側(cè)，A物體底面與地接觸，B物體距地面0.8m放開B物體，當(dāng)B物體著地時(shí)A物體的速度。方法2：A物體的機(jī)械能增加量等于B物體的機(jī)