1.5 科学验证：机械能守恒定律 课件（41张PPT）+讲义

第5节　科学验证：机械能守恒定律 核心素养 物理观念 学科探究 科学思维 科学态度与责任 1.知道物体的机械能是动能与重力势能(弹性势能)之和。 2.知道机械能守恒定律的内容。 3.掌握验证机械能守恒定律的实验过程。 通过实验验证机械能守恒定律。 机械能守恒定律的条件。 建立守恒观念，能应用机械能守恒定律解决生活中的实际问题。 知识点一　机械能守恒定律 [观图助学] 观察以上两图，蹦床上小朋友跳起的过程中和跳水运动员下降的过程中，分别是什么形式的能量减少，什么形式的能量增加？ 1.机械能：物体的动能和重力势能(弹性势能)之和称为机械能。 2.推导：如图所示，如果物体只在重力作用下自由下落，重力做的功设为WG 由重力做功和重力势能的变化关系可知 WG＝mg(h1－h2)＝Ep1－Ep2 由动能定理得 WG＝mv－mv 联立可得mgh1－mgh2＝mv－mv，mgh1＋mv＝mgh2＋mv 即Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 3.内容：在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统的动能和势能相互转化，但机械能的总量保持不变。 4.条件：只有重力或弹力对物体做功，与运动方向和轨迹的曲、直无关。 5.表达式 (1)mv＋mgh1＝mv＋mgh2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 (2)mgh1－mgh2＝mv－mv 即ΔEp减＝ΔEk增 6.能量守恒定律 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。 [思考判断] (1)合力为零，物体的机械能一定守恒。(×) (2)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(×) (3)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(√) (4)任何能量之间的转化都遵循能量守恒定律。(√) 左图中的小朋友跳起和跳水运动员下降的过程是动能和重力势能相互转化的过程。 以地面为参考面，小球的机械能为：mgh＋mv2 “守恒”是一个动态概念，指在动能和势能相互转化的过程中的任何时刻、任何位置，机械能的总量保持不变。 这里的弹力应理解为与弹簧、弹性绳、弹性杆的弹性势能有关的弹力，或研究对象为一系统时，系统内的弹力。 知识点二　验证机械能守恒定律 一、实验目的 　验证机械能守恒定律。 二、实验原理 1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律。 2.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于这一点前后两点间的平均速度，即vt＝2t。计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，由公式vn＝算出，如图所示。 三、实验器材 铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)。, 能量不能凭空消失，也不能凭空产生，在转移和转化的过程中总量保持不变。 自由落体运动是只有重力做功的过程，我们通过研究自由落体运动中增加的动能和减少的重力势能是否相等来验证机械能守恒定律。 提醒：第n个点瞬时速度不能应用v＝gt来求。 核心要点 　机械能守恒定律的理解和应用 [问题探究] 如图所示，大型的过山车在轨道上翻转而过。过山车从最低点到达最高点时，动能和势能怎样变化？忽略与轨道摩擦和空气阻力，机械能是否守恒？ 答案　动能减少，重力势能增加，忽略与轨道摩擦和空气阻力，过山车机械能守恒。 [探究归纳] 1.机械能守恒的判断 (1)用做功来判断：分析物体或物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若物体或系统只有重力或弹簧弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。 (2)用能量转化来判定：若系统中只有动能和势能的相互转化，无机械能与其他形式能的转化，则系统机械能守恒。 2.表达式及特点 表达式 ... ...