鲁科版高中物理必修第二册 1.5 科学验证：机械能守恒定律 课件(共66张PPT)

(课件网) 第1章 功和机械能 第5节 科学验证：机械能守恒定律 过山车(图1－25)在最高点无动力释放后，会沿着轨道下滑、爬升、翻转，速度时快时慢，惊险刺激过山车在运行过程中既有重力势能，又有动能。高度减小时，重力势能减小，动能增大；高度增大时，重力势能增大，动能减小。 当重力势能与动能发生变化时，它们之间遵循着什么规律 本节我们将学习机械能，并研究动能与势能转化时遵循的规律。 机械功的 含义 1 机械能的含义 01 运动的物体往往既有动能又有势能，物体的动能与重力势能、弹性势能之和称为机械能( mechanical energy )。 动能 机械能 势能 重力势能 弹性势能 为什么小球不会碰到人的下巴？ 能量不会凭空产生 若用符号 E 表示机械能，则物体的机械能为 E＝Ep＋Ek 动能 机械能 势能 上升 下落 动能和势能之间可以互相转化 在物体运动过程中，不同形式的能量常会相互转化。 例如，射箭时，弓的弹性势能减小，箭的动能增大：蹦极时，重力势能会转化为动能和弹性势能等。 大量事实表明，物体的机械能可从一种形式转化为另一种形式下面，我们先从理论上研究只有重力势能与动能发生转化时能量遵循的规律。 只受重力作用时，机械能有什么特点？ 如图 1－26 所示，如果小球只在重力作用下自由下落，从A到B的过程中重力做功为 WG，根据动能定理可知，重力做的功等于小球下落过程中动能的增加量，即 WG＝mv22－mv12 由重力做功与重力势能改变的关系可知，重力做的功等于小球下落过程中重力势能的减少量，即 WG＝mgh1－mgh2 由以上两式可得 mv22－mv12 ＝mgh1－mgh2 即在小球自由下落的过程中，动能的增加量等于重力势能的减少量，说明重力对小球做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能。上式移项后得 mv22＋mgh2＝mv12＋mgh1 即 Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep2 上式表明，在小球自由落体运动中，只有重力做功，小球在 A 点的动能与重力势能的总和等于在 B 点的动能与重力势能的总和。 由于 A、B 两点是任意选定的，故在自由落体运动中，任何位置(时刻 )物体的总机械能保持不变。 同样可以证明，在只有弹力做功的物体系统内，动能和弹性势能可相互转化，总的机械能保持不变。 末机械能 初机械能 动能增大 势能减少 动能定理： 重力做功： h2 h1 A B v1 v2 mg 小球做自由落体运动 机械能的内容 02 大量研究结果表明，在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统的动能与势能相互转化，机械能的总量保持不变。这个结论称为机械能守恒定律 (law of conservation of mechanical energy )。 mv12＋mgh1＝mv22＋mgh2 条件： ① 物体只受重力 (弹力) 作用 ② 除重力 (弹力) 其他力不做功 事实上，并非只有动能和势能可以相互转化，任何形式的能量都可以相互转化，但总能量保持不变这就是更普遍的能量守恒定律。 能在熟悉的问题情境中运用机械能守恒定律解决问题时建构物理模型，会分析机械能守恒的条件；能从机械能守恒的角度分析动力学问题，通过推理，获得结论；能用与机械能守恒定律等相关的证据说明结论；能从不同视角解决动力学问题。 —科学思维 课堂练习 下列实例中哪些情况机械能是守恒的 v 跳伞员利用降落伞在空中匀速下落 光滑水平面上运动的小球，把弹簧压缩后又被弹回来。 抛出的篮球在空中运动(不计阻力) 机械功的 计算 2 在只有重力或弹力做功的情况下，物体系统的机械能是守恒的。我们已经从理论上推导出了机械能守恒定律，现在用实验进行验证。 实验目的 ① 验证机械能守恒。 ② 进一步熟悉打点计时器的使用。 实验器材 铁架台、打点计时器、交流电源、纸带、重物、天平、砝码、刻度尺。 实验原理与设计 实验装置如图 1－27 所示。让带有纸带的重物自由下 ... ...