資源簡介

(共21張PPT)
第5節　 科學驗證：機械能守恒定律
第一章　功和機械能
教學目標
水由高處自由落下
討論：誰做功？能量變化情況如何？
物體沿光滑斜面下滑
運動員撐桿跳
新課引入
v
動能和勢能之間可以相互轉化，在此過程中，是否會有一個量保持不變？
一、機械能守恒定律
1.機械能：物體具有的動能和勢能之和
機械能(E)
勢能 (EP)
動能 (Ek)
彈性勢能
重力勢能
1
做自由落體運動的小球
1、根據動能定理
2、根據重力做功
v1
v2
2
h1
h2
Δh
mg
思考：兩個式子的含義？
動能增加
EK
重力勢能
減少EP
初態機械能E1
末態機械能E2
物體只受重力作用，動能和重力勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。
2.機械能守恒定律：在只有重力做功或彈力做功的物體系統內，物體只發生動能與勢能的相互轉化，而總的機械能保持不變.
3. 機械能守恒條件
只有重力做功或彈力做功的物體系統內：
①不受其他力的作用；
②受其他力，但其他力不做功(或者其他力做功代數和為零).
則該系統的機械能守恒.
跳傘員利用降落傘在空中勻速下落
拋出的籃球在空中運動（不計阻力）
光滑水平面上運動的小球，把彈簧壓縮后又被彈回來
v
【學以致用】下列實例中哪些情況機械能是守恒的
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 mv2
h
v
看它們在實驗誤差允許的范圍內是否是相等，如果相等則驗證了機械能守恒mgh = mv2
借助自由落體運動來驗證機械能守恒定律
二、驗證機械能守恒定律
實驗目的
實驗原理
打點計時器、紙帶、復寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、學生電源等。
打點計時器
紙帶
重物
？
鐵架臺
實驗器材
1. 將打點計時器固定在鐵架臺上，把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔。
2.用手提著紙帶使重物停靠在打點計時器附近。然后先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落。
3.更換紙帶，重復幾次。
4.選擇合適的紙帶，處理數據。
實驗步驟
測量點n 1 2 3 4 5 6
高度hn /m
速度vn /(m/s)
勢能EP /J
動能EK /J
數據記錄
思考：若實驗中，不測物體質量，還能驗證機械能守恒么？
在誤差允許的范圍內，自由下落的物體機械能守恒。
實驗結論
【例題】把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，設實驗中的小球的擺長為l，最大偏角為θ．忽略一切阻力，小球運動到最低位置時的速度是多大
典例分析
解：小球在擺動過程中，只有重力做功，機械能守恒.
選擇小球在最低位置時所在的水平面為參考平面.
小球在最高點A時為初狀態的機械能：Ek1+Ep1=mg(l-lcosθ)
小球在最低點O時為末狀態的機械能為： Ek2+Ep2=1/2mv2
根據機械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1
即 mv2 = mgl ( 1- cosθ )
所以
討論：結果與生活經驗是否一致？
用機械能守恒定律解決問題的基本思路
1．選取研究對象——物體系統．
2．根據研究對象所經歷的物理過程．進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒．
3．恰當地選取參考平面，確定研究對象在過程的初、末狀態時的機械能．
4．根據機械能守恒定律列方程，進行求解并討論解的準確性．
科學驗證：機械能守恒定律
三、機械能守恒定律的應用
一、機械能守恒定律
二、驗證：機械能守恒定律
1. 下列物體中，機械能守恒的是 ( )
A. 以任意方向拋出去的物體
B. 被勻速吊起的集裝箱
C. 在水平拉力作用下做勻加速直線運動的物體
D. 在水平拉力作用下做勻速直線運動的物體
AD
跟蹤練習
2. 如圖所示，m1＞m2，滑輪光滑且質量不計，空氣阻力不計。開始用手托著 m1 ，手移開后，在 m1下降一定距離 d 的過程中，下列說法正確的是 (　 　)
A. m1 的機械能減小
B. m2 的機械能增加
C. m2 的機械能守恒
D. m1 和 m2 的總機械能不變
ABD
3. 長為 L 質量分布均勻的繩子，對稱地懸掛在輕小的定滑輪上，如圖乙所示輕輕地推動一下，讓繩子滑下，那么當繩子離開滑輪的瞬間，繩子的速度為多少？
取小滑輪處為零勢能面
甲
乙
謝謝
大家

展開更多......

收起↑