高一物理必修二机械能守恒定律教学提纲

1、高一物理必修二机械能守恒定律重力势能重力势能弹性势能弹性势能势能势能动能动能机械能机械能kpEEEE弹物体的物体的动能和势能（动能和势能（含弹性势能含弹性势能）之和之和称为物体的机械能称为物体的机械能重力势能重力势能动能动能动能和势能相互转化（一）动能和势能相互转化（一）弹性势能弹性势能动能和重力势能动能和重力势能动能和势能相互转化（二）动能和势能相互转化（二）小球摆动实验小球摆动实验试分析：试分析：1 1、小球受哪些力的作用？、小球受哪些力的作用？2 2、哪些力对小球做功？、哪些力对小球做功？3 3、能量如何转化？、能量如何转化？ 质量为质量为m的物体自由下落过程中，经过高度的物体自由下落过

2、程中，经过高度h1的的A点时速点时速度为度为v1，下落至高度，下落至高度h2的的B点处速度为点处速度为v2，不计空气阻力，取地，不计空气阻力，取地面为参考平面，试写出物体在面为参考平面，试写出物体在A点时的机械能和点时的机械能和B点时的机械能，点时的机械能，并找到这两个机械能之间的数量关系。并找到这两个机械能之间的数量关系。根据动能定理，有根据动能定理，有21222121mvmvWG重力做功与重力势能的关系可知：重力做功与重力势能的关系可知：21mghmghWG由以上两式相等并移项可以得到：由以上两式相等并移项可以得到：121222mghmv21mghmv21h1v1v2mh2ABA点点B点点

3、12121mghmvEEEPAkAA22221mghmvEEEPBkBB机械能守恒定律机械能守恒定律内容内容: :只有重力动能和重力势能机械能的总量在只有重力在只有重力( (或系统内弹簧或系统内弹簧弹力弹力) )做功的情形下，物体的做功的情形下，物体的动能和重力势能（及弹性势能）动能和重力势能（及弹性势能）发生相互转化，而机械能的总发生相互转化，而机械能的总量保持不变。量保持不变。1221222121kkGGEEmvmvWW外2121ppGEEmghmghWV1h1h2V2ABl由重力做功与重力势能关系由重力做功与重力势能关系l AB AB动能定理动能定理22221122112111=()()

4、22()()GKPKPWmvmghmvmghEEEEEE外1 1、机械能守恒的条件是什么、机械能守恒的条件是什么？讨论讨论只有重力做功和系统内弹簧弹力做功。只有重力做功和系统内弹簧弹力做功。系统内只发生动能和势能的相互转化，系统内只发生动能和势能的相互转化，无其它形式能量之间的相互转化。无其它形式能量之间的相互转化。例例. 在下面各实例中，哪些过程机械能是守恒的，哪些是在下面各实例中，哪些过程机械能是守恒的，哪些是不守恒的？为什么？不守恒的？为什么？（1）跳伞运动员在空中张开降落伞后匀速下落跳伞运动员在空中张开降落伞后匀速下落。（2）抛出的铅球在空中运动抛出的铅球在空中运动（3）拉着一个物体沿

5、光滑的斜面匀速上升）拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升2、判、判 断断 方方 法法1、对单一物体：只有重力做功只有重力做功有其余力做功，但其余力做功的代数有其余力做功，但其余力做功的代数和为零和为零2、对某一系统：只有动能和势能的转化，系统跟外界只有动能和势能的转化，系统跟外界没有机械能的传递，也没有转化成其没有机械能的传递，也没有转化成其它形式的能它形式的能一个人把重物加速上举到某一高度，下列一个人把重物加速上举到某一高度，下列说法正确的是说法正确的是A A、物体所受的合外力对它做的功等于物体、物体所受的合外力对它做的功等于物体机械能的增量。机械能的增量。B B、物体所受合外力做的功等于它动能

6、的增、物体所受合外力做的功等于它动能的增量。量。C C、人对物体做的功和重力对物体做的功的、人对物体做的功和重力对物体做的功的代数合等于物体机械能的增量。代数合等于物体机械能的增量。D D、克服重力做的功等于物体重力势能的增、克服重力做的功等于物体重力势能的增量。量。BDBD课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习一个轻弹簧固定于一个轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重点，另一端系一重物，将重物从与悬点物从与悬点O在同一水平面肯弹簧保持原长的在同一水平面肯弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，点无初速度释放，让它自由下摆，不计空气阻力，在重物由在重物由A摆到最低点的过程中，摆到

7、最低点的过程中，A、重物的重力势能减少。、重物的重力势能减少。B、重物的重力势能增加。、重物的重力势能增加。C、重物的机械能不变。、重物的机械能不变。D、重物的机械能减少。、重物的机械能减少。oAAD球和弹簧组成的系统机械能守恒球和弹簧组成的系统机械能守恒 质量为质量为m的物体由静止开始以的的物体由静止开始以的 加加速度竖直下降速度竖直下降h，下列说法中正确的是（，下列说法中正确的是（ ） A、物体的动能增加了、物体的动能增加了 B、物体的机械能减少了、物体的机械能减少了 C、物体克服阻力做功、物体克服阻力做功 D、物体的重力势能减少了、物体的重力势能减少了课堂练习课堂练习Cg21mgh21m

8、ghmghmgh212 2、机械能守恒定律的表达式、机械能守恒定律的表达式讨讨 论论2211221122mghmvmghmvEE ABKPEE （需要确定参考平面）（需要确定参考平面）（对系统而言）（对系统而言） 把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图），把一个小球用细绳悬挂起来，就成为一个摆（如图）， 摆长为摆长为l ,最大偏角为最大偏角为 .小球运动到最低位置时的速度小球运动到最低位置时的速度 是多大？是多大？解解选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面。小球在最低点小球在最低点O时为时为末状态末状态：末状态的动能：末状态的动能： Ek2

9、=1/2mv2 重力势能：重力势能： Ep2=0末状态的机械能为：末状态的机械能为： Ek2+Ep2=1/2mv2 根据机械能守恒定律有根据机械能守恒定律有 ： Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 即即 1/2mv2= mgl ( 1- cos) )coscos2gl (12gl (1 所以所以 v = lAB小球在最高点小球在最高点A时为时为初状态初状态：初状态的动能：初状态的动能： Ek1=0 初状态的初状态的重力势能：重力势能： Ep1=mg(l-lcos）初状态的初状态的机械能：机械能： Ek1+Ep1=mg(l-lcos) 应用机械能解题的一般步骤应用机械能解题的一般步骤1、选取、选取研

10、究对象研究对象（单个物体或系统）（单个物体或系统）2、确定、确定研究过程研究过程，分析各力，分析各力做功做功及及能量能量转化转化情况，情况，判断机械能是否守恒判断机械能是否守恒3、确定研究对象在、确定研究对象在始末状态的机械能始末状态的机械能（需确定参考平面需确定参考平面）或）或机械能的变化机械能的变化情况情况4、选择、选择合适的表达式合适的表达式列式求解列式求解课堂练习课堂练习如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体以某一初速的物体以某一初速v0从从A点向点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过最低点过最低点B的速度为的速度为3 ，求：，求：

11、(1)物体在物体在A点时的速度点时的速度v0；(2)物体离开物体离开C点后还能上升多高点后还能上升多高hgRhAB，机械能守恒，机械能守恒22011322BmvmgRmv03vgRB最高点，机械能守恒最高点，机械能守恒21()2Bmvmg Rh3.5hR以以B点所在平面为参考平面点所在平面为参考平面 在自由落体运动中，若物体下落在自由落体运动中，若物体下落高度高度h 时的速度为时的速度为v , ,则由则由机械能守机械能守恒定律恒定律可知：可知：hvmgh =mv 21 12 2实验器材：实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、重打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源物、

12、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。等。打点计时器打点计时器纸带纸带重物重物？铁架台铁架台4 4、选择、选择合适的合适的纸带，处理数据。纸带，处理数据。3 3、更换纸带，重复几次。、更换纸带，重复几次。1 1、 将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。计时器的限位孔。2 2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后近。然后先接通电源，再松开纸带先接通电源，再松开纸带，让重物，让重物自由下落。自由下落。本实验要不要测量物体的质量？

13、本实验要不要测量物体的质量？mgh =mv 21 12 2gh =v 21 12 2无需测量物体的质量无需测量物体的质量如果实验要求计算势能和动能的具体如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。数据，那就必须要知道物体的质量。纸带上的第一个点为计时起点纸带上的第一个点为计时起点0 0 （起始点的起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落第一个点时纸带刚开始下落）。）。gh =v 21 12 212x = = gt2 = = 9.80.022m 210-3m = = 2 mm12h起始点起始点对于实际获得的纸

14、带，如何判定纸带上的第对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？纸带上的头两个点间的距离应接近纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。可以回避起始点吗（可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不即处理纸带时可以不用到起始点吗用到起始点吗）? ?我们可以选取我们可以选取A、B两点，比较它们的机械两点，比较它们的机械能能EA和和EB。若以点。若以点B为为0 势能点，则有：势能点，则有：EKAmghEKBhAB如何测量物体的瞬时速度如何测量物体的瞬时速度? ? 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻

15、两点间的平均速度。等于相邻两点间的平均速度。速度能不能用速度能不能用 v = = gt 计算？计算？这种方法认为加速度为这种方法认为加速度为g ，由于各种摩擦阻，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。1 1、安装打点计时器时，必须使两纸带限安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力减小摩擦阻力。2 2、应选用应选用质量和密度较大质量和密度较大的重物

16、，增大的重物，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密重力可可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。度可以减小体积，可使空气阻力减小。3 3、选用纸带时应尽量选用纸带时应尽量挑选第一、二点间挑选第一、二点间距接近距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。线的纸带。测量点测量点n123456高度高度hn /m速度速度vn /m/s势能势能EP /J动能动能EK /J可不可以可不可以用图象处用图象处理数据理数据?0hv 21 12 2gh =v 21 12 2该图象的该图象的斜率表示斜率表示什么？什么？为什么图为什么图象通过原象通过原点？点？1

17、1、在验证机械能守恒定律的实验中：在验证机械能守恒定律的实验中： （1 1）除打点计时器、电源、重锤、纸带）除打点计时器、电源、重锤、纸带以外，在下面的测量仪器中，必需使用的是以外，在下面的测量仪器中，必需使用的是_。 A A、天平、天平 B B、弹簧秤、弹簧秤 C C、刻度尺、刻度尺 D D、秒表、秒表C C22V （2 2）如果以）如果以 为纵轴，以为纵轴，以h h为横轴，由实验数据描出的图为横轴，由实验数据描出的图线是一条通过原点的直线，那线是一条通过原点的直线，那么该直线的斜率等于么该直线的斜率等于_ 22Vh h当地的重力加速度当地的重力加速度2、某次、某次“验证机械能守恒定律验证机

18、械能守恒定律”的实验中，用的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为，若重锤质量为1kg。打点计时器打出打点计时器打出B点时，重锤下落的速度点时，重锤下落的速度 vB= m/s，重锤的动能改变量，重锤的动能改变量Ek= J。（保留三位有效数字）（保留三位有效数字） 从开始下落算起，打点计时器打从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的