1.5科学验证：机械能守恒定律课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
1.5科学验证：机械能守恒定律
高一物理
鲁科版必修二2019
导入新课
为什么小球好象记着自己的位置不会碰到鼻尖？
演示实验：碰鼻子实验
(1)物体沿光滑斜面下滑时 转化为 。
V
(2)运动员撑杆跳的过程中 转化为 。
(3)反弹后的小球在上升过程中 转化为 。
重力势能
动能
动能
弹性势能
弹性势能
动能、重力势能
动能和势能之间可以相互转化
1.机械能
机械能（ ）：物体具有的动能和势能之和
思考：动能与势能的相互转化存在何种定量关系？
1.机械能
重力势能EP
弹性势能EP
动能Ek
势能
机械能
动能
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、根据重力做功
V1
V2
1.机械能守恒定律
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。
1.机械能守恒定律
1.机械能守恒定律
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
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。
1.机械能守恒定律
思考：除重力之外，有其他力做功时，机械能会守恒吗？
设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
1.机械能守恒定律
2
1
v1
v2
情景三：只有弹力做功
1、根据动能定理
2、根据弹力做功
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。
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。
结论：
1.机械能守恒定律
E2＝E1
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） 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
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。
1.机械能守恒定律
【例1】(多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　)
1.机械能守恒定律
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
【例2】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？
1.机械能守恒定律
请同学们总结应用机械能解题的一般步骤？
1.机械能守恒定律
1、确定研究对象(物体或系统) 及研究的过程。
2、对研究对象进行受力分析，弄清各力在 研究过程中的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。
3、选取参考平面，确定研究对象在过程中的初始状态和末状态的机械能(包括动能和势能)。
4、根据机械能守恒定律列方程，进行求解。
2.验证机械能守恒定律
实验目的：验证机械能守恒定律
待测量的物理量：
速度
质量
高度差
实验结果：
势能与动能之和保持不变——机械能守恒
势能与动能之和发生变化——机械能不守恒
动能、势能
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
2.验证机械能守恒定律
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
机械能守恒定律即被验证。无需测其质量。
O
2.验证机械能守恒定律
夹子
打点计时器
纸带
重物
？
铁架台
实验器材
2.验证机械能守恒定律
2.验证机械能守恒定律
实验步骤
（1）纸带一端吊重物，另一端穿过打点计时器。手提纸带，使重物靠近打点计时器并静止。接通电源，松开纸带，让重物自由落下。
（2）取下纸带，并选其中一个点作为参考点，设打该点时重物的重力势能为0，计算打该点时的动能，它就是重物下落过程中的动能与重力势能的总和。
（3）分别计算纸带上其他各点对应的物体的重力势能和动能之和。
（1）实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力。
（2）实验时，必须先接通电源，让打点记时器工作正常后才松开纸带让重锤下落。
（3）打点记时器必须接50Hz交流低压电源。
（4）为了减小重物在下降过程中空气阻力的影响，应选择质量大、体积小的重物。
注意事项
2.验证机械能守恒定律
数据处理
m(kg) h(m) v(m/s) 势能减少量mgh(J) 动能增加量ΔEk(J)
1
2
3
4
2.验证机械能守恒定律
0
h
v 2
1
2
gh =
v 2
1
2
该图象的斜率表示什么？
为什么图象通过原点？
实验结论
在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能守恒。
实验中，重锤的重力势能减小量略大于其动能的增加量，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。
2.验证机械能守恒定律
思考：若实验中，不测物体质量，还能验证机械能守恒么？
实验结论:在误差允许的范围内，自由下落的物体机械能守恒。
2.验证机械能守恒定律
课堂总结
1、内容：在只有重力或者弹力做功的系统内，物体的动能和重力势能发生相互转化，而机械能的总量保持不变。
2、公式： ΔE = 0
或：E1 = E2
　 或：EK1 + EP1 = EK2 + EP2
3、适用条件：只有重力或弹力做功
只发生动能和势能间的相互转化
4、解题步骤：
　
致
谢
The man who has made up his mind to win will never say impossible