1.5 科学论证：机械能守恒定律（25张）

第一章

功和机械能第5节

科学验证：机械能守恒定律在小球摆动的过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？点击视频1.知道机械能的概念，理解机械能守恒定律的内容和守恒条件。2.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论。3.能用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。一、机械能1.概念：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。用符号E表示。机械能(E)势能

(EP)动能(Ek)弹性势能重力势能2.表达式：3.机械能是标量，具有相对性①一般选地面为参考系②确定零势能参考平面---重力势能通常选地面为零、弹性势能通常选原长为零势能在以下场景中，发生了哪些能量的转化?重力势能动能动能重力势能弹性势能动能动能与势能之间相互转化，那总机械能有什么特点？二、机械能守恒定律1做自由落体运动的小球1.根据动能定理2.根据重力做功v1v22

h1

h2Δhmg思考：两个式子的含义？

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。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。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。1.条件：只有重力做功或弹力做功的物体系统内：①不受其他力的作用；②受其他力，但其他力不做功(或者其他力做功代数和为零).则该系统的机械能守恒.二、机械能守恒定律三、验证机械能守恒定律1.实验目的借助自由落体运动来验证机械能守恒定律

2.实验原理3.实验器材4.实验步骤？=hh2h1OABC？=需要测量起点O到A、B、C三点的距离h1、h、h2=？方法一：利用起始点和第n点5.数据处理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。方法二：任取两点计算从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的v2/2，然后以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2－h图线．结论：若在误差允许的范围内，图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律．0h该图象的斜率表示什么？？=方法三：作v2/2－h图象6.误差分析（1）在进行长度测量时，测量及读数不准造成偶然误差。（2）系统误差的主要来源是重物下落要克服阻力做功，部分机械能转化成内能，下落高度越大，机械能损失越多，所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次略有减小的现象。（3）由于交流电的周期不稳定，造成打点时间间隔变化而产生系统误差。7.注意事项

应选用质量和密度较大的重物。

安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力。（4）测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60cm～80cm之间。（2）实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸带。（1）应尽可能满足机械能守恒的条件，要尽量减小各种阻力的影响：（3）验证机械能守恒时，可以不测出物体质量，只要比较

和ghn是否相等即可验证机械能是否守恒。思考：若实验中，不测物体质量，还能验证机械能守恒么？在误差允许的范围内，自由下落的物体机械能守恒。

8.实验结论机械能守恒定律的应用1．确定研究对象(物体系统)和要研究的过程2．判断是否符合机械能守恒的条件：

方法1

：研究对象在运动过程中是否只有重力或弹力做功

方法2：研究对象在运动过程中是否只有动能、势能的转化3．应用机械能守恒定律解决问题EP2+EK2=EP1+EK1必须先选零势能面不必选零势能面例题：一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球的质量的3倍。用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地的高度是h，A球静止于地面，如图所示。现释放B球，当B球刚落地时，求A球的速度大小（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦、空气阻力均不计，重力加速度为g）。研究对象：A、B组成的系统A上升、B下落到刚要落地的过程中，A与B的速率时刻相等在B下落A上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒以地面为零势能参考面E1=mBgh系统的初状态的机械能末状态的机械能1．确定研究对象(物体系统)和要研究的过程2．判断是否符合机械能守恒的条件3．应用机械能守恒定律解决问题例题：一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球的质量的3倍。用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地的高度是h，A球静止于地面，如图所示。现释放B球，当B球刚落地时，求A球的速度大小（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。解：对A、B组成的系统，A上升、B下落到刚要落地的过程系统机械能守恒，以地面为零势能参考面

由E2＝E1可知所以：v＝

=＝2m/s方法1由E2＝E1解决问题例题：一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球的质量的3倍。用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地的高度是h，A球静止于地面，如图所示。现释放B球，当B球刚落地时，求A球的速度大小（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。方法2由ΔEk＝－ΔEp解决问题方法3由ΔEA＝－ΔEB解决问题1.关于机械能守恒，下列说法正确的是（）A.物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒B.物体做平抛运动时，机械能一定守恒C.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D.人乘电梯减速上升的过程，人的机械能一定守恒B2．如图，运动员将质量为m的篮球从h高处投出，篮球进入离地面H高处的篮筐时速度为v，若以篮球投出时位置所在水平面为零势能面，将篮球看成质点，忽略空气阻力，对于篮球，下列说法正确的是（）A．进入篮筐时势能为mghB．在刚被投出时动能为C．进入篮筐时机械能为D．经过途中P点时的机械能为B3.奥运会比赛项目撑竿跳高如图所示，则(

)A.加速助跑过程中，运动员的机械能守恒B.起跳上升过程中，运动员的重力势能减少C.起跳上升过