人教版高中物理必修二 （實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律）機(jī)械能守恒定律新課件

第5節(jié)

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．2.熟悉瞬時(shí)速度的測(cè)量方法．3.能正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，能定性地分析產(chǎn)生誤差的原因．學(xué)習(xí)目標(biāo)1、什么叫機(jī)械能守恒？2、機(jī)械能守恒的條件是什么？3、自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能守恒嗎？

4、如何推導(dǎo)機(jī)械能守恒的表達(dá)式？復(fù)習(xí)回顧驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律借助自由落體運(yùn)動(dòng)2A2B2121mvmvmgΔh-=

要證明上式是否成立，需要測(cè)量哪些物理量？如何測(cè)量這些物理量？重物、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、交流電源、鐵架臺(tái)、夾子、天平、毫米刻度尺1、選擇重物時(shí)，選輕一點(diǎn)的好還是重一點(diǎn)的好？為什么？

我們要求重物作自由落體運(yùn)動(dòng)，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。2、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意什么問題？計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上，并將計(jì)時(shí)器伸出桌外。3、這樣做的目的是什么?減小紙帶與限位孔的摩擦帶來的實(shí)驗(yàn)誤差；保證重物有足夠的下落空間，以便在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算．4、實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？先通電源，再釋放紙帶5、釋放紙帶時(shí)應(yīng)注意什么問題？

釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以便能打出較多的點(diǎn)。拉穩(wěn)紙帶的上端，確保重物由靜止釋放。①用天平測(cè)量重物的質(zhì)量②按照如圖所示裝置安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器③將紙帶穿過計(jì)時(shí)器，下端與重物相連④接通電源，待計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放紙帶⑤及時(shí)切斷電源，取下紙帶，標(biāo)上紙帶號(hào)⑥更換紙帶，重復(fù)以上步驟⑦整理器材，使器材復(fù)位討論：如何選取紙帶上的兩點(diǎn)作為我們研究過程的起點(diǎn)和終點(diǎn)？7113

注意：必須保證紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)跡清晰，且是放手時(shí)打下的第一個(gè)點(diǎn)。1234通過本實(shí)驗(yàn)，我們可以得到的結(jié)論是：2023/9/28圖象法處理數(shù)據(jù)0hv

212gh

=v

212該圖象的斜率表示什么？為什么圖象通過原點(diǎn)？

因重物下落中要克服阻力做功，實(shí)驗(yàn)的動(dòng)能增加量必定稍小于重力勢(shì)能減少量2023/9/28題組一實(shí)驗(yàn)操作及步驟常考題型BCAB實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)（1）安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，手提紙帶上端使紙帶沿豎直方向，以減小紙帶與限位孔的摩擦。（2）重物應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大、體積較小的物體，以減小空氣阻力的影響。（3）釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以便能打出較多的點(diǎn)。（4）應(yīng)先接通電源，再松開紙帶讓重物下落。（5）選用點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶左C

左右兩邊式子均有質(zhì)量m，可以約去，沒有必要用天平測(cè)重物的質(zhì)量在驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，D應(yīng)先接通電源，題組二紙帶分析和數(shù)據(jù)處理C0.790.310.32題組三實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

能

擺錘遇到擋板之后小鐵塊的水平位移x和豎直下落的高度h

謝謝！拓展課變力做功和機(jī)車的啟動(dòng)

拓展點(diǎn)一變力做功的計(jì)算 W＝Flcosα，此公式中F為恒力，如果物體受到變力作用，變力做的功可按下列方法進(jìn)行計(jì)算：1.化變力為恒力 (1)分段法：力在全程是變力，但在每一個(gè)階段是恒力，這樣就可以先計(jì)算每個(gè)階段的功，再利用求和的方法計(jì)算整個(gè)過程中變力做的功。(3)微元法：當(dāng)力的大小不變，力的方向時(shí)刻與速度同向(或反向)時(shí)，把物體的運(yùn)動(dòng)過程分為很多小段，這樣每一小段可以看成直線，先求力在每一小段上的功，再求和即可。例如，滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力總與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，可把運(yùn)動(dòng)過程細(xì)分，其中每一小段都是恒力做功，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中所做的總功是各個(gè)階段所做功的和，即力與路程的乘積。例如：質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一周克服摩擦力做功WFf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR。2.圖像法(1)若作用在物體上的力只是大小變化，而方向始終與位移在同一直線上，外力做功就不能用矩形表示。不過可以將位移劃分為等距的小段，當(dāng)每一小段足夠小時(shí)，力的變化很小，就可以認(rèn)為是恒定的，該段內(nèi)所做功的大小即為此小段對(duì)應(yīng)的小矩形的面積，整個(gè)過程外力做功的大小就等于所有小矩形面積之和，如圖甲所示。(2)如圖乙所示，l軸上方的“面積”表示力對(duì)物體做正功的多少，用正數(shù)表示，l軸下方的“面積”表示力對(duì)物體做負(fù)功的多少，用負(fù)數(shù)表示?？偣樯稀⑾聝伞懊娣e”的代數(shù)和。[試題案例][例1]

如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸線的長為l，把懸線拉到水平位置后放手。設(shè)在擺球運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力Ff的大小不變，求擺球從A運(yùn)動(dòng)到豎直位置B時(shí)，重力mg、繩的拉力FT、空氣阻力Ff各做了多少功？【思路點(diǎn)撥】解析因?yàn)槔T在運(yùn)動(dòng)過程中，始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故不做功，即WFT＝0。重力在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中大小、方向始終不變，重力的方向豎直向下，小球的位移在豎直方向上的投影OB＝l，所以WG＝mgl。[例2]

一物體所受的力F隨位移l變化的圖像如圖所示，在這一過程中，力F對(duì)物體做的功為(

)A.3J

B.6J

C.7J

D.8J解析力F對(duì)物體做的功等于l軸上方梯形“面積”所表示的正功與l軸下方三角形“面積”所表示的負(fù)功的代數(shù)和。所以力F對(duì)物體做的功為W＝7J－1J＝6J，故選項(xiàng)B正確。答案B[針對(duì)訓(xùn)練1]

如圖所示，是一個(gè)物體受到的力F與位移l的關(guān)系圖像，由圖像求力F在6m內(nèi)對(duì)物體所做的功。解析F－l圖線與橫軸所圍圖形的“面積”表示F做的功。0～2m：W1＝20J。2～5m：W2＝－60J。5～6m：W3＝20J。故整個(gè)過程W＝W1＋W2＋W3＝－20J。答案－20J拓展點(diǎn)二機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式1.機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)這一啟動(dòng)過程的v－t關(guān)系圖像如圖所示：2.機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)這一啟動(dòng)過程的v－t關(guān)系圖像如圖所示：[試題案例][例3]

在平直路面上運(yùn)動(dòng)的汽車的額定功率為60kW，若其總質(zhì)量為5t，在水平路面上所受的阻力為5×103N。 (1)求汽車所能達(dá)到的最大速度；最大速度的條件是牽引力的大小等于阻力的大小。(2)若汽車以0.5m/s2的加速度由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，則這一過程能維持多長時(shí)間？勻加速運(yùn)動(dòng)的“收尾”條件：P＝P額，此時(shí)的速度為勻加速運(yùn)動(dòng)的最大速度。(3)若汽車以額定功率啟動(dòng)，則汽車車速v′＝2m/s時(shí)其加速度為多大？解析(1)當(dāng)汽車速度達(dá)到最大時(shí)，牽引力F＝Ff，(3)當(dāng)汽車以額定功率啟動(dòng)達(dá)到2m/s的速度時(shí)，牽引力答案(1)12m/s

(2)16s

(3)5m/s2[針對(duì)訓(xùn)練2]

某興趣小組對(duì)一輛自制遙控小車的性能進(jìn)行研究，他們讓這輛小車在水平的直軌道上由靜止開始運(yùn)動(dòng)，并將小車運(yùn)動(dòng)的全過程記錄下來，通過處理轉(zhuǎn)化為v－t圖像，如圖所示(除2～10s內(nèi)的圖像為曲線外，其余時(shí)間段內(nèi)圖像均為直線)。已知小車運(yùn)動(dòng)的過程中，2～14s內(nèi)小車的功率保持不變，在14s末停止遙控而讓小車自由滑行。小車的質(zhì)量為1kg，可認(rèn)為在整個(gè)過程中小車所受到的阻力大小不變。求：(1)小車所受到的阻力大小及0～2s內(nèi)小車電動(dòng)機(jī)提供的牽引力大??；(2)小車勻速行駛階段的功率。由F－F1＝ma1，