高一物理必修二機(jī)械能守恒定律

1、.,1,機(jī)械能守恒定律,.,2,2、動(dòng)能定理的內(nèi)容是什么？,3、重力做功與重力勢能的關(guān)系是什么？,1、本章學(xué)了哪幾種能，如何定義，大小如 何計(jì)算？,知識回顧,4、彈簧彈力做功與彈力勢能的關(guān)系是什么？,.,3,重力勢能,彈性勢能,勢能,動(dòng)能,機(jī)械能,物體的動(dòng)能和勢能（含彈性勢能）之和稱為物體的機(jī)械能,.,4,重力勢能,動(dòng)能,動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化（一）,.,5,彈性勢能,動(dòng)能和重力勢能,動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化（二）,.,6,小球擺動(dòng)實(shí)驗(yàn),試分析： 1、小球受哪些力的作用？ 2、哪些力對小球做功？ 3、能量如何轉(zhuǎn)化？,.,7,質(zhì)量為m的物體自由下落過程中，經(jīng)過高度h1的A點(diǎn)時(shí)速度為v1，下落至高度h2的B

2、點(diǎn)處速度為v2，不計(jì)空氣阻力，取地面為參考平面，試寫出物體在A點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能和B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能，并找到這兩個(gè)機(jī)械能之間的數(shù)量關(guān)系。,根據(jù)動(dòng)能定理，有,重力做功與重力勢能的關(guān)系可知：,由以上兩式相等并移項(xiàng)可以得到：,A點(diǎn),B點(diǎn),.,8,機(jī)械能守恒定律,內(nèi)容:,.,9,理論探究：如果除重力做功外，其他力做功之和不為零的情況下,由重力做功與重力勢能關(guān)系, AB動(dòng)能定理,.,10,1、機(jī)械能守恒的條件是什么？,討論,只有重力做功和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功。,系統(tǒng)內(nèi)只發(fā)生動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，無其它形式能量之間的相互轉(zhuǎn)化。,.,11,機(jī)械能守恒條件討論,1、所謂只有重力做功與物體只受重力有什么不同？,答：只有重力

3、做功包括： a.只受重力，不受其他力 b.除重力以外還有其它力，但其它力都不做功。 c.除重力以外還有其它力，其它力雖然做功,但做功代數(shù)和為零。,例. 在下面各實(shí)例中，哪些過程機(jī)械能是守恒的，哪些是不守恒的？為什么？,（1）跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中張開降落傘后勻速下落。,（2）拋出的鉛球在空中運(yùn)動(dòng),（3）拉著一個(gè)物體沿光滑的斜面勻速上升,.,12,2、判 斷 方 法,1、對單一物體： 只有重力做功 有其余力做功，但其余力做功的代數(shù)和為零,2、對某一系統(tǒng)： 只有動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒有機(jī)械能的傳遞，也沒有轉(zhuǎn)化成其它形式的能,.,13,一個(gè)人把重物加速上舉到某一高度，下列說法正確的是 A、物體所受

4、的合外力對它做的功等于物體機(jī)械能的增量。 B、物體所受合外力做的功等于它動(dòng)能的增量。 C、人對物體做的功和重力對物體做的功的代數(shù)合等于物體機(jī)械能的增量。 D、克服重力做的功等于物體重力勢能的增量。,BD,課堂練習(xí),.,14,課堂練習(xí),一個(gè)輕彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面肯彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速度釋放，讓它自由下擺，不計(jì)空氣阻力，在重物由A擺到最低點(diǎn)的過程中， A、重物的重力勢能減少。 B、重物的重力勢能增加。 C、重物的機(jī)械能不變。 D、重物的機(jī)械能減少。,AD,球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,.,15,質(zhì)量為m的物體由靜止開始以的 加速度豎直下降h，下列說法中正

5、確的是（ ） A、物體的動(dòng)能增加了 B、物體的機(jī)械能減少了 C、物體克服阻力做功 D、物體的重力勢能減少了,課堂練習(xí),C,.,16,2、機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式,討 論,（需要確定參考平面）,（對系統(tǒng)而言）,.,17,【例】,把一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛起來，就成為一個(gè)擺（如圖）， 擺長為l ,最大偏角為 .小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度 是多大？,解,選擇小球在最低位置時(shí)所在的水平面為參考平面。,小球在最低點(diǎn)O時(shí)為末狀態(tài)： 末狀態(tài)的動(dòng)能： Ek2=1/2mv2 重力勢能： Ep2=0 末狀態(tài)的機(jī)械能為： Ek2+Ep2=1/2mv2,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1,即 1/2mv

6、2= mgl ( 1- cos),所以 v =,小球在最高點(diǎn)A時(shí)為初狀態(tài)： 初狀態(tài)的動(dòng)能： Ek1=0 初狀態(tài)的重力勢能： Ep1=mg(l-lcos） 初狀態(tài)的機(jī)械能： Ek1+Ep1=mg(l-lcos),.,18,應(yīng)用機(jī)械能解題的一般步驟,1、選取研究對象（單個(gè)物體或系統(tǒng)） 2、確定研究過程，分析各力做功及能量轉(zhuǎn)化情況，判斷機(jī)械能是否守恒 3、確定研究對象在始末狀態(tài)的機(jī)械能（需確定參考平面）或機(jī)械能的變化情況 4、選擇合適的表達(dá)式列式求解,.,19,課堂練習(xí),如圖所示，質(zhì)量為m的物體以某一初速v0從A點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，若物體通過最低點(diǎn)B的速度為3 ，求： (1)物體在

7、A點(diǎn)時(shí)的速度v0； (2)物體離開C點(diǎn)后還能上升多高h(yuǎn),AB，機(jī)械能守恒,B最高點(diǎn)，機(jī)械能守恒,以B點(diǎn)所在平面為參考平面,.,20,實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,.,21,一、實(shí)驗(yàn)原理,在自由落體運(yùn)動(dòng)中，若物體下落高度h 時(shí)的速度為v ,則由機(jī)械能守恒定律可知：,.,22,二、實(shí)驗(yàn)器材,實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,紙帶,重物,鐵架臺,.,23,4、選擇合適的紙帶，處理數(shù)據(jù)。,3、更換紙帶，重復(fù)幾次。,1、 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔。,三、實(shí)驗(yàn)步驟,2、用手提著紙帶使重物

8、停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。然后先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落。,.,24,問題1,本實(shí)驗(yàn)要不要測量物體的質(zhì)量？,無需測量物體的質(zhì)量,如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。,.,25,問題2,紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)0 （起始點(diǎn)的速度應(yīng)該為零，即打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶剛開始下落）。,起始點(diǎn),對于實(shí)際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)就是紙帶剛開始下落時(shí)打下的呢？,紙帶上的頭兩個(gè)點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm。,.,26,思考,可以回避起始點(diǎn)嗎（即處理紙帶時(shí)可以不用到起始點(diǎn)嗎）?,我們可以選取A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能EA和EB。若以點(diǎn)B為0 勢能點(diǎn)，則有

9、： EKAmghEKB,.,27,問題3,如何測量物體的瞬時(shí)速度?,做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。,.,28,思考,速度能不能用 v = gt 計(jì)算？,這種方法認(rèn)為加速度為g ，由于各種摩擦阻力不可避免，所以實(shí)際加速度必將小于g，這樣將得到機(jī)械能增加的結(jié)論，有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。,.,29,注意事項(xiàng),1、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。,2、應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。,3、選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)間距接近2mm的點(diǎn)跡清

10、晰且各點(diǎn)呈一條直線的紙帶。,.,30,數(shù)據(jù)記錄,可不可以用圖象處理數(shù)據(jù)?,.,31,圖象法處理數(shù)據(jù),該圖象的斜率表示什么？,為什么圖象通過原點(diǎn)？,.,32,1、在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中： （1）除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、重錘、紙帶以外，在下面的測量儀器中，必需使用的是_。 A、天平 B、彈簧秤 C、刻度尺 D、秒表,C,（2）如果以 為縱軸，以h為橫軸，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出的圖線是一條通過原點(diǎn)的直線，那么該直線的斜率等于_,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?.,33,2、某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度 vB= m/s，重錘的動(dòng)能改變量Ek= J。（保留三位