1.5《機械能守恒定律》

第一節(jié)機械功魯科2019高中物理必修二第一章功和機械能第五節(jié)科學(xué)驗證：機械能守恒定律過山車在最高點無動力釋放后，會沿著軌道下滑、爬升、速度時快時慢。在運行過程中既有重力勢能，又有動能。高度減小時，重力勢能減小，動能增大；高度增大時，重力勢能增大，動能減小。新課導(dǎo)入遵循什么規(guī)律？1.機械能守恒定律2.驗證機械能守恒定律3.機械能守恒定律的應(yīng)用4.課堂小結(jié)目錄新課教學(xué)機械能守恒定律一機械能是動能、重力勢能、彈性勢能的統(tǒng)稱，用符號

E表示。3.機械能是標(biāo)量，具有相對性。1.概念：2.表達(dá)式：運動的物體往往既有動能又有勢能。機械能守恒定律一、機械能以地面為零勢能參考平面,試算：1、質(zhì)量為m的蘋果在離地面高度為H的樹上時的機械能。2、若蘋果由靜止開始下落到樹下一深度為h的坑中時的機械能。不計空氣阻力。物體運動時，動能與勢能會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。射箭弓的彈性勢能箭的動能機械能守恒定律蕩秋千高度降低時，重力勢能減小，動能增大。重力勢能動能最低點：重力勢能最小，動能最大。高度升高時，重力勢能增大，動能減小。重力勢能動能機械能守恒定律物體運動時，動能與勢能會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。蹦極時繩子拉直前：重力勢能減少，動能增加。繩子拉直后：物體運動時，動能與勢能會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。大量事實證明：物體的機械能可從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。機械能守恒定律彈力<重力時，重力勢能減少，動能、彈性勢能增加。彈力>重力時，重力勢能，動能減少、彈性勢能增加。最低點時，重力勢能最少，動能為0、彈性勢能最大。機械能形式的轉(zhuǎn)化遵循什么規(guī)律？機械能守恒定律二、機械能守恒定律做自由落體運動的小球從A到B的過程1、根據(jù)動能定理（重力做的功等于小球下落過程中動能的增加量）2、根據(jù)WG=-ΔEp(重力做的功等于小球下落過程中重力勢能的減少量）(只受重力)兩個式子的物理意義？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。機械能守恒定律討論機械能守恒定律mgNh1h212小球沿光滑曲面下滑(除重力之外還受其他力，但只有重力做功)分析：下滑過程中支持力N做功？重力勢能變化？支持力N不做功動能變化？物體只有重力作功，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。機械能守恒定律除重力之外，其他力有做功時，機械能會守恒嗎？小球在下落過程中的空氣阻力不可忽略W總=WG+WfEK2-EK1EP1-EP2EK2+EP2=EK1+EP1+WfE2=E1+Wf（Wf<0）根據(jù)動能定理：Wf=E2-E1除重力外的其它力對物體做功導(dǎo)致了物體機械能的變化,W其他＝ΔE機械能不守恒21v1v21、根據(jù)動能定理2、根據(jù)W彈＝－ΔEpWF=EK2-EK1WF=EP1-EP2EP1+EK1=EP2+EK2在光滑水平面上反彈回來的小球物體只受彈力作用，動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。機械能守恒定律(只有彈力做功)mgNh1h21221v1v2

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。機械能守恒定律機械能守恒定律E2＝E12.表達(dá)式：（1）初狀態(tài)機械能等于末狀態(tài)機械能（2）減少的勢能等于增加的動能3.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。（3）ΔEA=-ΔEB

即A物體機械能的增加量等于B物體機械能的減少量機械能守恒定律1.描述：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下列實例中哪些情況機械能是守恒的?練習(xí)新課教學(xué)驗證機械能守恒定律二實驗?zāi)康模海?）驗證機械能守恒（2）進(jìn)一步熟悉打點計時器的使用實驗原理：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

mv2/2；（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；hv無需測其質(zhì)量AB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無需測其質(zhì)量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。驗證機械能守恒定律注意事項（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)?EP(J)?Ek(J)1234m(Kg)h(m)?EP(J)v1(m/s)v2(m/s)?Ek(J)1234方法一：利用起始點和第n點方法二：任取兩點0hv212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。圖象法新課教學(xué)機械能守恒定律的應(yīng)用三【例1】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分析秋千繩拉力的大小和方向不斷變化，難以直接用牛頓第二定律和運動學(xué)公式來求解。但在擺動過程中，秋千繩拉力不做功，只有重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，可用機械能守恒定律求解。解以人和秋千座椅組成的系統(tǒng)為研究對象并將其視為質(zhì)點，受力分析如圖所示。選擇秋千在最低位置時的水平面為零勢能參考平面。設(shè)秋千蕩到最高點A處為初狀態(tài)，在最低點B處為末狀態(tài)。(1)確定研究對象和研究過程(2)分析研究對象在運動過程中的受力情況弄清各力做功的情況，判斷機械能是否守恒(3)恰當(dāng)選取零勢能面，并確定研究對象在研究過程的始、末狀態(tài)的機械能。(4)根據(jù)機械能守恒定律列出方程，進(jìn)行求解。運用機械能守恒定律的解題步驟1924年，跳臺滑雪被列為首屆冬奧會比賽項目。假設(shè)運動員從雪道的最高點A由靜止開始滑下，不借助其他器械，沿光滑的雪道到達(dá)跳臺的B點時，速度為多少？當(dāng)他落到離B點豎直高度為10m的雪地C點時，速度又是多少？（假設(shè)這一過程中運動員沒有做其他動作，忽略摩擦力和空氣阻力，取重力加速度g=