资源简介

(共28张PPT)
科学探究：
机械能守恒定律
HELLO
复习回顾
Q1：动能？
1. 定义：物体由于运动而具有的能量叫动能
2. 公式：
3. 物理意义：具有瞬时性（某个时刻的动能）
Q2：动能定理？
1. 定义：合外力所做的功等于物体动能的变化
2. 公式：
复习回顾
Q：势能？
1. 定义：物体处于一定高度而具有的能量
2. 公式：
Q2：重力做功与重力势能的关系？
重力所
做的功
WG = Ep1 - Ep2
重力势能
的变化
决定
练习
1、如图所示，货物放在自动扶梯的水平台阶上，随扶梯一起沿斜向上方向做匀速直线运动，下列说法正确的是（ ）
G
N
A.重力对货物做正功 B.摩擦力对货物做正功
C.支持力对货物做负功 D.合外力对货物做功为0
①受力分析：因为是匀速运动，所以只受重力和支持力，且G=N
②分析做功情况：速度方向就是位移方向
D
练习
2、小孩和大人在相同的粗超路面上以水平推力匀速推动相同的木箱运动相等的位移，已知小孩和大人所推木箱的速度大小如图所示，则次过程中（ ）
G
N
A.大人对木箱做的功多
B.大人和小孩对木箱做的功一样多
C.两木箱克服摩擦力做的功不一样多
D.大人和小孩对木箱做的平均功率一样大
①受力分析：因为是匀速运动，所以竖直方向受重力和支持力，且G=N； 水平方向受推力和摩擦力，且F=f
B
F
f
②分析： 做功情况：W=FS 功率：P=Fv
机械能守恒定律
规律
HELLO
做自由落体运动的小球
V2
情景一：只受重力作用
h1
h2
1
2
h
V1
V2
小球从1位置运动到2位置过程中：
1、受力分析：只受重力作用
2、根据动能定理：合外力做功=动能的改变量
3、根据重力势能：重力势能变化量=重力做功
4、综上所述：
一、机械能守恒定律
h1
h2
1
2
h
情景一：只受重力作用
做自由落体运动的小球
1、根据动能定理
2、根据重力做功
V1
V2
情景一：只受重力作用
h1
h2
1
2
h
V1
V2
小球从1位置运动到2位置过程中：
1、受力分析：只受重力作用
2、根据动能定理：合外力做功=动能的改变量
3、根据重力势能：重力势能变化量=重力做功
4、综上所述：
一、机械能守恒定律
情景一：只受重力作用
动能增加
△EK
重力势能减少
△EP
初态机械能
E1
末态机械能
E2
物体只受重力作用，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
机械能=动能+势能
只有重力做功，机械能不变
思考：两个式子的含义？
小球沿光滑曲面下滑
mg
FN
h1
h2
情景二：除重力之外还受其他力，但只有重力做功
1
2
物体只有重力做功，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
1、受力分析：受到重力+支持力
2、根据动能定理：合外力做功=动能的改变量
3、根据重力势能：重力势能变化量=重力做功
4、综上所述：
一、机械能守恒定律
h1
h2
1
2
h
情景一：只受重力作用
做自由落体运动的小球
1、根据动能定理
2、根据重力做功
V1
V2
h1
h2
1
2
h
V1
V2
小球从1位置运动到2位置过程中：
1、受力分析：受到重力和空气阻力
2、根据动能定理：合外力做功=动能的改变量
3、根据重力势能：重力势能变化量=重力做功
4、综上所述：
思考：除重力之外，有其他力做功时，机械能会守恒吗？
机械能不守恒
h1
h2
1
2
h
V1
V2
mg
FN
h1
h2
1
2
h1
h2
1
2
h
V1
V2
只受重力作用 受重力和支持力 受重力和阻力
只有重力做功 但只有重力做功 重力和阻力都做功
机械能守恒定律
在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统内的动能与势能相互转化，机械能的总量保持不变。
机械能守恒条件：
（1）从做功角度看：只有重力或系统内弹力做功。
① 物体只受重力或弹簧弹力，不受其他力。
② 物体受到重力和弹簧弹力，还受到其他力，但其他力不做功，或其他力做的总功为零。
（2）从能量转化角度看：只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化。
机械能不守恒条件：
除重力或系统内弹力以外，还有其它力做功。
1、下列实例中哪些情况机械能是守恒的
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。
v
抛出的篮球在空中运动（不计阻力）
不守恒
守恒
守恒
练习
2、下列实例中哪些情况机械能是守恒的
不守恒
守恒
用绳拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升
轻弹簧拴一小球在竖直方向做往复运动
练习
3、物体向上运动一段距离，其中拉力做功10J，物体克服阻力做功5J，克服重力做功5J，则（ ）
练习
A.物体重力势能减少5J B.物体机械能增加5J
C.合力做功为20J D.物体机械能减少5J
①重力势能变化量=重力做功的大小，重力做正功，势能减少；重力做负功，势能增加
②机械能=动能+势能，除重力或弹力以外其他力做多少功，机械能就变化多少
②合力做功，包括重力以及弹力的所有力做功
B
4、“打水漂”是人类最古老的游戏之一，游戏者运用手腕的力量将石头撇出，石头会在水面上弹跳数次。游戏者在地面上以速度v0抛出质量m的石头，抛出后石头落在比抛出点低h的水面上。若以抛出点为零势能点且不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
练习
A.抛出后石头落到水面时重力势能为mgh
B.抛出后石头落在水面时重力对石头做的功为-mgh
C.抛出后石头落到水面时的动能为
D.抛出后石头落在水面时的机械能为
①受力分析：物体只受重力作用，机械能守恒
②选取抛出点为零势能点，重力做正功，重力势能减少
D
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
二、验证机械能守恒定律
本实验采用什么方法验证机械能是否守恒的？
用自由落体运动验证机械能守恒
实验原理：
方法一：利用起始点和第n点
（1）若物体由静止下落高度h时，它的瞬时速度为v，那么重力势能的减小量为mgh，动能的增加量为 1/2mv2；
（2）看它们在实验误差允许的范围内是否是相等，如果相等则验证了机械能守恒；
h
v
A
B
起点
h
S1
S2
方法二：任取两点
若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA 再测出物体由A点下落△h后经过B点的速度vB 则在误差允许范围内，由计算得出
机械能守恒定律即被验证。
O
夹子
打点计时器
纸带
重物
？
铁架台
实验器材
打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。
实验步骤
（1）纸带一段吊重物，另一端穿过打点计时器。
手提纸带，使重物靠近打点计时器并静止。接通电源，松开纸带，让重物自由落下。
（2）取下纸带，并选其中一个点作为参考点，设打该点时重物的重力势能为0，计算打改点时的动能，它就是重物下落过程中的动能与重力势能的总和。
（3）分别计算纸带上其他各点对应的物体的重力势能和动能之和。
注意事项
（1）实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力。
（2）实验时，必须先接通电源，让打点记时器工作正常后才松开纸带让重锤下落。
（3）打点记时器必须接50Hz交流低压电源。
（4）为了减小重物在下降过程中空气阻力的影响，应选择质量大、体积小的重物。
数据处理
m （kg） h （ m） V （m/s） 势能减少量 mgh(J) 动能增加量
ΔEK(J)
1
2
3
4
0
h
v 2
1
2
gh =
v 2
1
2
该图象的斜率表示什么？
为什么图象通过原点？
实验结论
在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能守恒。
实验中，重锤的重力势能减小 略大于 其动能增加，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。
PART 04 实验步骤
四、机械能守恒定律的应用
【例题一】荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动，若秋千绳的长度l=2m,荡到最高点时秋千绳与坚直方向的夹角θ=60°。取重力加速度g=9.8m/s2,求荡到最低点时秋千的速度大小。(忽略阻力及秋千绳的质量,且人在秋千上的姿势可视为不变）
讨论：
（1）以谁为研究对象，研究的是哪个过程
（2）研究过程中，机械能是否守恒？
（3）选取哪个平面为参考平面，初末状态的机械能分别为多少？
（4）根据机械能守恒定律列方程
【例题二】质量分别为3 kg和5 kg的物体A、B，用轻绳连接跨在一个定滑轮两侧，A物体底面与地接触，B物体距地面0.8 m放开B物体，当B物体着地时A物体的速度。
方法2：A物体的机械能增加量等于B物体的机械能减少量
方法3：系统动能的增加量等于重力势能的减少量
方法1：初态机械能等于末态机械能（选择零势能参考面）
B物体着地之前，vA=vB
(1)确定研究对象和研究过程
(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒
(3) 恰当选取零势能面，并确定研究对象在研究过程的始、末状态的机械能。
(4)根据机械能守恒定律列出方程，进行求解。
运用机械能守恒定律的解题步骤

展开更多......

收起↑