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

科學(xué)探究：機械能守恒定律HELLO復(fù)習(xí)回顧Q1：動能？1.定義：物體由于運動而具有的能量叫動能2.公式：3.物理意義：具有瞬時性（某個時刻的動能）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.支持力對貨物做負功 D.合外力對貨物做功為0①受力分析：因為是勻速運動，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：因為是勻速運動，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機械能守恒定律規(guī)律HELLO做自由落體運動的小球V2情景一：只受重力作用h1

h212

hV1V2小球從1位置運動到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、機械能守恒定律h1

h212

h情景一：只受重力作用做自由落體運動的小球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)機械能E1末態(tài)機械能E2物體只受重力作用，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。機械能=動能+勢能只有重力做功，機械能不變思考：兩個式子的含義？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、機械能守恒定律h1

h212

h情景一：只受重力作用做自由落體運動的小球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，機械能會守恒嗎？

機械能不守恒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，機械能的總量保持不變。機械能守恒條件：（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、下列實例中哪些情況機械能是守恒的?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動（不計阻力）不守恒守恒守恒練習(xí)2、下列實例中哪些情況機械能是守恒的?不守恒守恒用繩拉著一個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)運動練習(xí)3、物體向上運動一段距離，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.物體機械能增加5JC.合力做功為20J D.物體機械能減少5J①重力勢能變化量=重力做功的大小，重力做正功，勢能減少；重力做負功，勢能增加②機械能=動能+勢能，除重力或彈力以外其他力做多少功，機械能就變化多少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低h的水面上。若以拋出點為零勢能點且不計空氣阻力，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重力勢能為mghB.拋出后石頭落在水面時重力對石頭做的功為-mghC.拋出后石頭落到水面時的動能為D.拋出后石頭落在水面時的機械能為①受力分析：物體只受重力作用，機械能守恒②選取拋出點為零勢能點，重力做正功，重力勢能減少D實驗?zāi)康模海?）驗證機械能守恒（2）進一步熟悉打點計時器的使用二、驗證機械能守恒定律本實驗采用什么方法驗證機械能是否守恒的？用自由落體運動驗證機械能守恒實驗原理：方法一：利用起始點和第n點（1）若物體由靜止下落高度h時，它的瞬時速度為v，那么重力勢能的減小量為mgh，動能的增加量為

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

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

機械能守恒定律即被驗證。

O夾子打點計時器紙帶重物？鐵架臺實驗器材打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。實驗步驟（1）紙帶一段吊重物，另一端穿過打點計時器。手提紙帶，使重物靠近打點計時器并靜止。接通電源，松開紙帶，讓重物自由落下。（2）取下紙帶，并選其中一個點作為參考點，設(shè)打該點時重物的重力勢能為0，計算打改點時的動能，它就是重物下落過程中的動能與重力勢能的總和。（3）分別計算紙帶上其他各點對應(yīng)的物體的重力勢能和動能之和。注意事項（1）實驗中打點記時器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦力。（2）實驗時，必須先接通電源，讓打點記時器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落。（3）打點記時器必須接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？實驗結(jié)論在實驗誤差允許范圍內(nèi)，重錘重力勢能減少量等于動能的增加量，即機械能守恒。

實驗中，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，機械能略有減少。PART04實驗步驟四、機械能守恒定律的應(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,蕩到最高點時秋千繩與堅直方向的夾角θ=60°。取重力加速度g=9.8m/s2,求蕩到最低點時秋千的速度大小。(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，研究的是哪個過程（2）研究過程中，機械能是否守恒？（3）選取哪個平面為參考平面，初末狀態(tài)的機械能分別為多少？（4）根據(jù)機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A物體的速度。方法2：A物體的機械能增加量等于B物體的機