1、机械能守恒定律课件1 学习目标定位学习目标定位知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化.能够根据动能定理、重力做功和重力势能变化间的关系，能够根据动能定理、重力做功和重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律推导出机械能守恒定律.会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律解决有关问题械能守恒定律解决有关问题.学习探究区学习探究区一、动能与势能的相互转化一、动能与势能的相互转化二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律三、机械能守恒定律的应用步骤三、机械能守恒定律的应用步骤
2、一、动能与势能的相互转化一、动能与势能的相互转化1物体沿光滑斜面下滑，重力对物体做正功，物体重力势能减少，物体沿光滑斜面下滑，重力对物体做正功，物体重力势能减少，减少的重力势能到哪里去了？减少的重力势能到哪里去了？问题设计问题设计答案答案 动能增大；减少的重力势能转化为动能动能增大；减少的重力势能转化为动能运动变快，速度运动变快，速度变大变大2射箭时，发生弹性形变的弓恢复到原来形状时，射箭时，发生弹性形变的弓恢复到原来形状时，弹性势能减少了弹性势能减少了，减少，减少的弹性势能到哪里去了？的弹性势能到哪里去了？箭的速度增大，动能箭的速度增大，动能增加增加答案答案 弓弓减少的弹性势能转化成了箭的减
3、少的弹性势能转化成了箭的动能动能.要点提炼要点提炼重力做正功，重力做正功，重力势能重力势能 ，动能，动能 ，重力势能转化为动能重力势能转化为动能弹力做正功，弹性势弹力做正功，弹性势能能 ，动能，动能 ，弹性势能转化为动能弹性势能转化为动能减少减少增加增加重力做负功，重力做负功，重力势能重力势能 ，动能，动能 ，动能转化为重力势能动能转化为重力势能弹力做负功，弹性势弹力做负功，弹性势能能 ，动能，动能 ，动能转化为弹性势能动能转化为弹性势能增加增加减少减少减少减少减少减少增加增加增加增加二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律如如图所图所示，质量为示，质量为m的物体自由下落的过程中，经过高的物体自由
4、下落的过程中，经过高度为度为h1的的A点时速度为点时速度为v1，下落到高度为，下落到高度为h2的的B点处时速点处时速度为度为v2，不计空气阻力，选择地面为参考平面，求：，不计空气阻力，选择地面为参考平面，求：问题设计问题设计(1)物体在物体在A、B处的机械能各是多少？处的机械能各是多少？(2)比较物体在比较物体在A、B处的机械能的大小处的机械能的大小EEkEp答案答案(1)EAmgh1 ；EBmgh2 2112mv2212mv(2)根据动能定理根据动能定理WG22211122 mmvvWGmgh1mgh2 2211221122mghmmghm=vv联立联立(1)从不同状态看：从不同状态看：Ek
5、1Ep1Ek2Ep2(或或E1E2）此式表示系统的两个状态的机械能总量相等此式表示系统的两个状态的机械能总量相等在在只有只有 或或 做功做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持而总的机械能保持不变不变.重力重力要点提炼要点提炼(2)从能的转化角度看：从能的转化角度看：EkEp此式表示系统动能的增加此式表示系统动能的增加(减少减少)量等于势能的减少量等于势能的减少(增加增加)量量弹力弹力(3)从能的转移角度看：从能的转移角度看：EA增增EB减减此式表示系统此式表示系统A部分机械能的增加量等于部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量部分机械
6、能的减少量(1)只受重力、弹力，只受重力、弹力，不受其他力不受其他力(2)除重力、弹力外还受其他力，但除重力、弹力外还受其他力，但其他力都不做功其他力都不做功要点提炼要点提炼(3)除重力、弹力外有其他力做功，但除重力、弹力外有其他力做功，但其他力做功之和为零其他力做功之和为零做匀速直线运动的物体机械能一定守恒吗？做匀速直线运动的物体机械能一定守恒吗？答案答案不一定不一定延伸思考延伸思考拉力做拉力做正功正功，机械能机械能增加增加GFG拉力做拉力做负功负功，机械能机械能减少减少GFG拉力拉力不做功不做功，机械能机械能不变不变三、机械能守恒定律的应用步骤三、机械能守恒定律的应用步骤1确定研究对象确定
7、研究对象2对研究对象进行正确的对研究对象进行正确的受力分析受力分析3判断各个力判断各个力是否做功是否做功，并分析是否符合机械能守恒的条件，并分析是否符合机械能守恒的条件4视解题方便与否选取零势能参考平面，并确定研究对象在视解题方便与否选取零势能参考平面，并确定研究对象在初初、末末状态时的机械能状态时的机械能5根据机械能守恒定律列出方程，或再辅以其他方程，进行求解根据机械能守恒定律列出方程，或再辅以其他方程，进行求解一、机械能是否守恒的分析一、机械能是否守恒的分析典例精析典例精析例例1 1下列运动的物体，机械能守下列运动的物体，机械能守恒的是恒的是()A物体沿斜面匀速下滑物体沿斜面匀速下滑B物体
8、从高处以物体从高处以0.9g的加速度的加速度竖竖 直直下落下落C物体沿光滑曲面滑下物体沿光滑曲面滑下D拉着一个物体沿光滑的拉着一个物体沿光滑的斜面斜面 匀速匀速上升上升C动能不变动能不变重力势重力势能减小能减小机械能机械能减小减小机械能机械能增大增大同理，应用逆向思维同理，应用逆向思维0.9gmgF=0.1mg对物体做负功对物体做负功Nmgv一、机械能是否守恒的分析一、机械能是否守恒的分析典例精析典例精析针对训练针对训练如图所示，用一轻绳如图所示，用一轻绳系一小球悬于系一小球悬于O点现将绳拉直点现将绳拉直使小球处于水平位置，然后静止使小球处于水平位置，然后静止释放，不计阻力小球下落到最释放，不
9、计阻力小球下落到最低点的过程中，下列表述正确的低点的过程中，下列表述正确的是是()A小球的机械能守恒小球的机械能守恒B小球所受的合力不变小球所受的合力不变C小球的动能不断减小小球的动能不断减小D小球的重力势能增加小球的重力势能增加ATmgv只有重力做功只有重力做功mgmgF重力势能重力势能减小减小动能增加动能增加例例2 如图所如图所示，让摆球从图中示，让摆球从图中A位置由静止开始下摆，正好摆位置由静止开始下摆，正好摆到最低点到最低点B位置时线被拉断设位置时线被拉断设摆线长摆线长l1.6 m，O点离地高点离地高H5.8 m，不计绳断时的机械能损失，不计绳断时的机械能损失，不计空气阻力，不计空气阻
10、力，g取取10 m/s2，求：，求：(1)摆球刚到达摆球刚到达B点时的速度大小；点时的速度大小；(2)落地时摆球的速度大小落地时摆球的速度大小典例精析典例精析二、机械能守恒定律的应用二、机械能守恒定律的应用圆周运动圆周运动解析解析(1)摆球由摆球由A到到B的的运动运动过程中过程中：机械能守恒机械能守恒2B1(1sin 30)2mglmvB2(1sin30)4 m/sgl-v例例2 如图所如图所示，让摆球从图中示，让摆球从图中A位置由静止开始下摆，正好摆位置由静止开始下摆，正好摆到最低点到最低点B位置时线被拉断设位置时线被拉断设摆线长摆线长l1.6 m，O点离地高点离地高H5.8 m，不计绳断时
11、的机械能损失，不计绳断时的机械能损失，不计空气阻力，不计空气阻力，g取取10 m/s2，求：，求：(1)摆球刚到达摆球刚到达B点时的速度大小；点时的速度大小；(2)落地时摆球的速度大小落地时摆球的速度大小典例精析典例精析二、机械能守恒定律的应用二、机械能守恒定律的应用圆周运动圆周运动解析解析(2)由由B到到D，由机械能守恒：由机械能守恒：机械能守恒机械能守恒22DB11()22mmmg Hlvv2DB+2H m/sgl（）10 vv课堂要点小结课堂要点小结一、动能与势能的相互转化一、动能与势能的相互转化1重力做功：动能重力做功：动能 重力势能重力势能2弹力做功：动能弹力做功：动能 弹性势能弹性
12、势能二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律1条件：只有重力或弹力做功条件：只有重力或弹力做功2三种表达式三种表达式：(1)E1E2；(2)EkEp；(3)EA增增EB减减.三、机械能守恒定律的应用步骤三、机械能守恒定律的应用步骤自我检测区自我检测区12341 1(机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断)关于关于机械能守恒，下列说法正确的是机械能守恒，下列说法正确的是()A做自由落体运动的物体，做自由落体运动的物体，机机 械械能一定守恒能一定守恒B人乘电梯加速上升的过程人乘电梯加速上升的过程，机械能机械能守恒守恒C物体必须在只受重力作用物体必须在只受重力作用的的 情况情况下，机械能才守恒下，机械
13、能才守恒D合外力对物体做功为零时合外力对物体做功为零时，机械能机械能一定守恒一定守恒A只受重力只受重力只有重力做功只有重力做功动能动能增加增加匀速上升匀速上升重力势能重力势能 增加增加可以受其他可以受其他力，只要其力，只要其他力不做功他力不做功2 2(机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断)如如图所图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的面上的O点，另一端系一小球给小点，另一端系一小球给小球一足够大的初速度，使小球在斜球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动在此过程中面上做圆周运动在此过程中()A小球的机械能守恒小球的机械能守恒B重力对小球不做功重力对小球不
14、做功C轻绳的张力对小球不做功轻绳的张力对小球不做功D在任何一段时间内，小球克服在任何一段时间内，小球克服摩摩 擦擦力所做的功总是等于小球力所做的功总是等于小球动能动能 的的减少量减少量C摩擦生热摩擦生热机械能损失机械能损失竖直方向有位移竖直方向有位移Tv合力做功合力做功重力做功重力做功摩擦力做功摩擦力做功3(机械能守恒的应用机械能守恒的应用)如如图所图所示，示，荡秋千是一种常见的娱乐休闲活荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动，也是我国民族运动会上的一动，也是我国民族运动会上的一个比赛项目若秋千绳的长度为个比赛项目若秋千绳的长度为2.0 m，荡到最高点时秋千绳与，荡到最高点时秋千绳与竖直方向成竖直方向
15、成60角，求荡到角，求荡到最低点时秋千的速度最低点时秋千的速度(忽略空忽略空气阻力和摩擦，气阻力和摩擦，g9.8 m/s2)21(1cos)2mmglv 最低点为最低点为零零势能面势能面TmgvB=？v4.4m/s v解析解析4(机械能守恒定律的应用机械能守恒定律的应用)如如图图所所示，一固定在竖直平面内示，一固定在竖直平面内的的光滑光滑的半圆形轨道的半圆形轨道ABC，其半径，其半径R0.5 m，轨道在，轨道在C处与光滑的水处与光滑的水平地面相切，在地面上给一物块平地面相切，在地面上给一物块某一初速度某一初速度v0，使它沿，使它沿CBA运动，运动，且通过且通过A点水平飞出求水平初速点水平飞出求
16、水平初速度度v0需满足什么条件？需满足什么条件？(g取取10 m/s2)Av恰好恰好通过通过A点点时的时的速度速度为为v121mRmgv由由机械能机械能守恒守恒有有：220111222mmgRmvv05m/sv联立解得：联立解得：物物块的水平初速度应块的水平初速度应不小于不小于5 5 m/s.解析解析 学习目标定位学习目标定位验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律.熟悉瞬时速度的测量方法熟悉瞬时速度的测量方法.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能能定性地分析产生误差的原因定性地分析产生误差的原因.学习探究区学习探究区一、实验步骤一、实验步骤二、数据
17、处理二、数据处理三、误差分析三、误差分析四、实验注意事项四、实验注意事项一、实验步骤一、实验步骤按按图甲图甲把打点计时器安装在铁架台上，把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接用导线把打点计时器与电源连接好好在纸带的一端把重物用夹子固定好在纸带的一端把重物用夹子固定好，另另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近先接通电源后放手，让重物拉着纸带自由下落重复几次，计时器附近先接通电源后放手，让重物拉着纸带自由下落重复几次，得到得到35条打好点的纸带条打好点的纸带一、实验步骤一、实验步骤从打好
18、点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近近2 mm的一条纸带，在起始点标上的一条纸带，在起始点标上0，以后任取间隔，以后任取间隔相同时间的点依次标上相同时间的点依次标上1、2、3.用刻度尺测出用刻度尺测出0到到1、2、3的距离，即为对应下落的的距离，即为对应下落的高度高度h1、h2、h3.二、数据处理二、数据处理方法一：利用起始点和第方法一：利用起始点和第n点点根据根据公式公式 ，计算出计算出1、2、3、n点的瞬时速度点的瞬时速度v1、v2、v3、vn.112=nnnhhTv从起始点到第从起始点到第n个计数点，重力势能减少量为个计数点，重力势能减
19、少量为mghn，动能增加量，动能增加量为为 ，计算计算ghn和和 ，如果在实验误差允许范围内如果在实验误差允许范围内ghn ，则机械能守恒定则机械能守恒定律得到验证律得到验证212nv212nv二、数据处理二、数据处理方法二：任取两点方法二：任取两点A、B.计算各计数点计算各计数点 ，以以 为纵轴为纵轴，以各点到第一个点的，以各点到第一个点的距离距离h为横轴为横轴，根据实验数据会出，根据实验数据会出 -h图线图线(如图如图).若若在误差允许范围内图像是一条过原点且斜率为在误差允许范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线，的直线，则则验证验证了了机械能守恒定律机械能守恒定律212v212v212v
20、从从A点到点到B点，重力势能减少量为点，重力势能减少量为mghAmghB，动能增加量，动能增加量为为 ，计算计算ghAB和和 ，如果在实验误差允许范围内如果在实验误差允许范围内ghAB ，则机则机械能守恒定律得到验证械能守恒定律得到验证22BA1212vv方法三：方法三：图图像像法法(如如图所图所示示)三、误差分析三、误差分析1本实验的误差主要本实验的误差主要是由是由纸带纸带测量测量产生的偶然误差以及重物和纸带产生的偶然误差以及重物和纸带运运 动动中的中的空气阻力空气阻力及及打点打点计时器的计时器的摩擦阻力摩擦阻力引起的系统误差引起的系统误差2测量时采取测量时采取多次测量求平均值多次测量求平均
21、值的方法来减小偶然误差，安装打点的方法来减小偶然误差，安装打点计计 时时器使两限位孔器使两限位孔中线竖直中线竖直，并且选择，并且选择质量适当大些、体积尽量小质量适当大些、体积尽量小些些 的的重物来减小系统误差重物来减小系统误差四、实验注意事项四、实验注意事项1打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的中线在同一竖直线上中线在同一竖直线上，以以减小摩擦阻力减小摩擦阻力2应选用应选用质量和密度较大质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响的重物，增大重力可使阻力的影响相对相对 减小减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力相
22、对减小3实验时，应实验时，应先接通电源先接通电源，让打点计时器正常工作后，让打点计时器正常工作后再松开再松开纸带纸带 让让重物下落重物下落4本实验中的两种验证方法均本实验中的两种验证方法均不需要测重物的质量不需要测重物的质量m.5速度速度不能用不能用vgt或或v 计算计算，应根据纸带上测得的数据，应根据纸带上测得的数据，利用利用 计算计算瞬时速度瞬时速度2gh112=nnnhhTv典例精析典例精析例例1 1 某某同学利用重物自由下落来同学利用重物自由下落来“验证机验证机械能守恒定律械能守恒定律”的实验装置如的实验装置如图甲图甲所示所示(1)请指出实验装置中存在的明显错误请指出实验装置中存在的明
23、显错误：_.(2)进行实验时，为保证重物下落时初速进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应度为零，应_(选填选填“A”或或“B”)A先接通电源，再释放纸带先接通电源，再释放纸带B先释放纸带，再接通电源先释放纸带，再接通电源打点计时器的工作电源是打点计时器的工作电源是打点计时器不能接在打点计时器不能接在“直流电源直流电源”当当打点计时器打点时打点计时器打点时，纸带纸带已经下落已经下落，打下打下的第的第1 1个点的速度不为零个点的速度不为零A典例精析典例精析例例1 1 某某同学利用重物自由下落来同学利用重物自由下落来“验证机验证机械能守恒定律械能守恒定律”的实验装置如的实验装置如图甲图甲所示所示
24、(3)根据打出的纸带，选取纸带上连续打根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的出的1、2、3、4四个点如图乙所示已四个点如图乙所示已测出测出1、2、3、4到打出的第一个点到打出的第一个点O的的距离分别为距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器，打点计时器的打点周期为的打点周期为T.若代入所测数据能满足若代入所测数据能满足表达式表达式gh3_，则可验证重，则可验证重物下落过程机械能守恒物下落过程机械能守恒(用题目中已测出用题目中已测出的物理量表示的物理量表示)实验原理实验原理212nnmghmv212nnghv23312ghv4232hhTv2 2、4 4段的中间时刻段的中间时刻2422()8h
25、hT例例2 用用如如图所图所示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，输出电压为电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种的交流电和直流电两种重重物物从从高处由静止开始下落，高处由静止开始下落，重重物物拖拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量及相关计算，着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量及相关计算，即可验证机械能守恒定律即可验证机械能守恒定律典例精析典例精析(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：下面列举了该实验的几个操作步骤：A按照图示的装置安装器件；按照图示的装置安装器件；B将打点计时器接到电源的将打点计
26、时器接到电源的“直流输出直流输出”上；上；C用天平测出用天平测出重重物物的的质量；质量；D释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E测量纸带上某些点间的距离；测量纸带上某些点间的距离；F根据测量的结果计算根据测量的结果计算重重物物下落下落过程中减少的重力势能过程中减少的重力势能是否是否 等于等于增加的动能增加的动能其中没有必要进行或者操作不当的步骤是其中没有必要进行或者操作不当的步骤是_打点打点计时器接计时器接“交流交流电源电源”B212nnmghmv实验原理：实验原理：C先接通电源，后释放纸带先接通电源，后释放纸带D例例2典例精析典
27、例精析 (2)在一次实验中，质量为在一次实验中，质量为m的的重重物物自由自由下落，在纸带上打出一系列的下落，在纸带上打出一系列的点，如点，如图所图所示示(相邻计数点时间间隔为相邻计数点时间间隔为0.02 s)，长度单位，长度单位cm，那么从起点，那么从起点O到打下计数点到打下计数点B的过程中重力势能的减少量的过程中重力势能的减少量Ep_ J，此过程中，此过程中重重物物动能动能的增加量的增加量Ek_ J(g取取9.8 m/s2，结果数据均保留至小数点后，结果数据均保留至小数点后两位两位)；通过计算，数值上；通过计算，数值上Ep_Ek(填填“”“”或或“”)，这是因为，这是因为_EpmghOB0.
28、49 m0.49m2OBsTv2k120.48 Emmv0.48m纸带和纸带和重重物物运动运动过程中受到阻力的作用过程中受到阻力的作用例例3 在在验证机械能守恒定律的实验中，质量为验证机械能守恒定律的实验中，质量为m1.00 kg的的重重物物拖拖着纸带着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点，在纸带上选取下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点，在纸带上选取五个连续的点五个连续的点A、B、C、D和和E，如图，如图5所示其中所示其中O为为重重物物开始开始下落时记录下落时记录的点，各点到的点，各点到O点的距离分别是点的距离分别是31.4 mm、49.0 mm、70.5 m
29、m、95.9 mm、124.8 mm.当地重力加速度当地重力加速度g9.8 m/s2.本实验所用电源的频率本实验所用电源的频率f50 Hz.(结结果保留三位有效数字果保留三位有效数字)典例精析典例精析(1)打点计时器打下点打点计时器打下点B时，时，重重物物下落下落的速度的速度vB_m/s，打，打点计时器打下点点计时器打下点D时，时，重重物物下落下落的速度的速度vD_ m/s.AC段的中间时刻段的中间时刻3(70.531.4)10m/s22 0.0.978 m/s02ACBxTvCE段的中间时刻段的中间时刻3D(124.8 70.5)10m/s22 0.3 m/26 s0CExT1v0.978.
30、36 1例例3 在在验证机械能守恒定律的实验中，质量为验证机械能守恒定律的实验中，质量为m1.00 kg的的重重物物拖拖着纸带着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点，在纸带上选取下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点，在纸带上选取五个连续的点五个连续的点A、B、C、D和和E，如图，如图5所示其中所示其中O为为重重物物开始开始下落时记录下落时记录的点，各点到的点，各点到O点的距离分别是点的距离分别是31.4 mm、49.0 mm、70.5 mm、95.9 mm、124.8 mm.当地重力加速度当地重力加速度g9.8 m/s2.本实验所用电源的频率本实验所用电源的频率
31、f50 Hz.(结结果保留三位有效数字果保留三位有效数字)典例精析典例精析(2)从打下点从打下点B到打下点到打下点D的过程中，的过程中，重重物物重力势能重力势能减小量减小量Ep_ J，重重物物动能动能增加量为增加量为Ek_.EpmghBD110(95.949.0)103 J0.469 J2222kDB11()1(1.360.9780.4)J2247 JEm vv0.447 J自我检测区自我检测区1231如图是用自由落体法验证机如图是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸械能守恒定律时得到的一条纸带有关尺寸已在图中注明我带有关尺寸已在图中注明我们选取们选取n点来验证机械能守恒定点来验证机械
32、能守恒定律下面举一些计算律下面举一些计算n点速度的点速度的方法，其中正确的是方法，其中正确的是()An点是第点是第n个点，则个点，则vngnTBn点是第点是第n个点，则个点，则vng(n 1)TCD12=nnnxxTv112=nnnhhTv验证机械能守恒定律时，验证机械能守恒定律时，不能默认加速度为不能默认加速度为g.否则默认了机械能守恒，否则默认了机械能守恒，无需再验证无需再验证CD2 2在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度，查得当地的重力加速度g9.8 m/s2，某同学选
33、择了一条理想的纸带，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所图所示，图中示，图中O点是打点计点是打点计时器打出的第一个点，时器打出的第一个点，A、B、C、D分别是每打两个点取的计数点则重物分别是每打两个点取的计数点则重物由由O点运动到点运动到B点时点时(重物质量为重物质量为m kg)(1)重力势能的减少量是重力势能的减少量是_J动能的增加量是动能的增加量是_J.(2)根据计算的数据得出的结论：根据计算的数据得出的结论：_.EpmghOB1.911m J1.911m ACB1.9444 m/shTv2kB9121.8Jm
34、Emv在实验误差允许范围内重物减少的重力势在实验误差允许范围内重物减少的重力势能等于其增加的动能，即机械能守恒能等于其增加的动能，即机械能守恒1.89m3如如图为图为利用气垫导轨利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)验证机械验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空能守恒定律的实验装置，完成以下填空实验实验步骤步骤如下：如下：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平，将导轨调至水平测出挡光条的宽度测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离和两光电门中心之间的距离s.将滑块移至光电门将滑块
35、移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门落地前挡光条已通过光电门2.读出滑块分别通过光电门读出滑块分别通过光电门1和光电门和光电门2的挡光时间的挡光时间t1和和t2.用天平称出滑块和挡光条的总质量用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量，再称出托盘和砝码的总质量m.滑块通过光电门滑块通过光电门1和光电门和光电门2时，可以确定系统时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘包括滑块、挡光条、托盘和砝码和砝码)的总动能分别为的总动能分别为Ek1_和和Ek2_.11ltv22ltv2k11211()
36、1()()22ElmM mtMv2k221()()2lM mEt3如如图为图为利用气垫导轨利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)验证机械验证机械能守恒定律的实验装置，完成以下填空能守恒定律的实验装置，完成以下填空步骤步骤如下：如下：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平，将导轨调至水平测出挡光条的宽度测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离和两光电门中心之间的距离s.在滑块从光电门在滑块从光电门1运动到光电门运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量的过程中，系统势能的减少量Ep_.(
37、重力加速度为重力加速度为g)如果如果满足满足关系关系 _，则可认为验证了机械能守恒定律则可认为验证了机械能守恒定律托盘和砝码重力势能的减少托盘和砝码重力势能的减少量量EpmgsmgspE减少的减少的重力势能重力势能增加的动能增加的动能k2k1EE 学习目标定位学习目标定位进一步理解机械能守恒的条件及其判定进一步理解机械能守恒的条件及其判定.能够灵活应用机械能守恒定律的三种表达方能够灵活应用机械能守恒定律的三种表达方式式在多个物体组成的系统中，会应用机械能守恒在多个物体组成的系统中，会应用机械能守恒定律解决相关问题定律解决相关问题.明确机械能守恒定律和动能定理的区别明确机械能守恒定律和动能定理的
38、区别学习探究区学习探究区一、机械能是否守恒的判断一、机械能是否守恒的判断二、系统机械能守恒问题的分析二、系统机械能守恒问题的分析三、应用机械能守恒定律解决综合问题三、应用机械能守恒定律解决综合问题一、机械能是否守恒的判断一、机械能是否守恒的判断学习学习探究区探究区首先判断分析的是单个物体首先判断分析的是单个物体(其实是单个物体与地球组成的系统其实是单个物体与地球组成的系统)还是系还是系统，看机械能是否守恒，然后根据守恒条件做出判断统，看机械能是否守恒，然后根据守恒条件做出判断(1)单个物体单个物体：除重力外无其他力做功除重力外无其他力做功(或其他力对这个物体做功之和为或其他力对这个物体做功之和
39、为零零)，则物体的机械能守恒，则物体的机械能守恒(2)系统系统：外力中除重力外无其他力做功，内力做功之和为零外力中除重力外无其他力做功，内力做功之和为零，则系统的，则系统的机械能守恒机械能守恒只有系统内动能、重力势能、弹性势能的相互转化，只有系统内动能、重力势能、弹性势能的相互转化，无其他形式能量的无其他形式能量的转化转化，系统机械能守恒，系统机械能守恒例例1 1如如图所图所示，下列关于机械示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是能是否守恒的判断正确的是()A甲图中，物体甲图中，物体A将弹簧将弹簧压缩压缩 的的过程中，物体过程中，物体A机械能守恒机械能守恒B乙图中，物体乙图中，物体B沿斜面沿斜
40、面匀速匀速 下滑下滑，物体，物体B的机械能守恒的机械能守恒C丙图中，不计任何阻力时丙图中，不计任何阻力时，A加速加速下落下落,B加速上升过程中加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒组成的系统机械能守恒D丁图中，小球沿水平面丁图中，小球沿水平面做做 匀速匀速圆锥摆运动时，小球的圆锥摆运动时，小球的机机 械能械能守恒守恒学习学习探究区探究区一、机械能是否守恒的判断一、机械能是否守恒的判断弹性势能增加弹性势能增加A的机械能的机械能减少减少整个系统受到整个系统受到外力只有重力外力只有重力系统机械能系统机械能守恒守恒CD学习学习探究区探究区二、系统机械能守恒问题的分析二、系统机械能守恒问题的分析就就
41、单个物体单个物体而言，机械能一般而言，机械能一般不不守恒守恒，但就但就系统系统而言机械能往往是而言机械能往往是守恒守恒的的对系统列守恒方程时常有两种表达形式对系统列守恒方程时常有两种表达形式：Ek1Ep1Ek2Ep2或或EA增增EB减减 运用运用前者需要选取合适的参考平面，运用后者无需选取参考平面，前者需要选取合适的参考平面，运用后者无需选取参考平面，只要判断系统内哪个物体的机械能减少了多少，哪个物体的机械能增加只要判断系统内哪个物体的机械能减少了多少，哪个物体的机械能增加了多少就行了了多少就行了Ek增加Ek增加例例2 2如如图所图所示，质量为示，质量为m的木块的木块放在光滑的水平桌面上，用轻
42、绳放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的光滑定滑轮与质量为绕过桌边的光滑定滑轮与质量为M的砝码相连已知的砝码相连已知M2m，让，让绳拉直后使砝码从静止开始下降绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离的距离(未落地未落地)时，木块仍没离时，木块仍没离开桌面，则砝码的速度为多少？开桌面，则砝码的速度为多少？学习学习探究区探究区能量变化分析：能量变化分析：二、系统机械能守恒问题的分析二、系统机械能守恒问题的分析mhf=0v在砝码下降的过程中在砝码下降的过程中，根据系统能量的转化根据系统能量的转化与守恒定律与守恒定律2211+22MghmMvv解得解得3=23ghv针对针对训练训练如如图所图所示，一轻质弹
43、示，一轻质弹簧固定于簧固定于O点，另一端系一小球，点，另一端系一小球，将小球从与将小球从与O点在同一水平面且点在同一水平面且弹簧保持原长的弹簧保持原长的A点无初速度地点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气释放，让它自由摆下，不计空气阻力在小球由阻力在小球由A点摆向最低点点摆向最低点B的过程中的过程中()A小球的重力势能减少小球的重力势能减少B小球的重力势能增大小球的重力势能增大C小球的机械能不变小球的机械能不变D小球的机械能减少小球的机械能减少学习学习探究区探究区二、系统机械能守恒问题的分析二、系统机械能守恒问题的分析pEmghA原长原长伸长状态伸长状态位置下降位置下降D研究对象：小球研究对
44、象：小球+EEk球弹学习学习探究区探究区三三、应用机械能守恒定律解决综合问题应用机械能守恒定律解决综合问题例例3 3如如图所图所示，光滑细圆管轨道示，光滑细圆管轨道AB部分平直，部分平直，BC部分是处于竖直平部分是处于竖直平面内半径为面内半径为R的半圆，的半圆，C为半圆的最高为半圆的最高点有一质量为点有一质量为m，半径较管道略小，半径较管道略小的光滑的小球以水平初速度的光滑的小球以水平初速度v0射入圆射入圆管管(1)若要小球从若要小球从C端出来，初速度端出来，初速度v0应应满足什么条件？满足什么条件？(2)在小球从在小球从C端出来瞬间，对管壁压端出来瞬间，对管壁压力有哪几种情况，初速度力有哪几
45、种情况，初速度v0各应满足各应满足什么条件？什么条件？vC0解析解析(1)(1)小球恰好能达到最高点的条小球恰好能达到最高点的条件件是是vC0 0，由由机械能守恒定律机械能守恒定律：20122mmg Rv02gRv小球需小球需满足入射速度满足入射速度学习学习探究区探究区三三、应用机械能守恒定律解决综合问题应用机械能守恒定律解决综合问题例例3 3如如图所图所示，光滑细圆管轨道示，光滑细圆管轨道AB部分平直，部分平直，BC部分是处于竖直平部分是处于竖直平面内半径为面内半径为R的半圆，的半圆，C为半圆的最高为半圆的最高点有一质量为点有一质量为m，半径较管道略小，半径较管道略小的光滑的小球以水平初速度
46、的光滑的小球以水平初速度v0射入圆射入圆管管(1)若要小球从若要小球从C端出来，初速度端出来，初速度v0应应满足什么条件？满足什么条件？(2)在小球从在小球从C端出来瞬间，对管壁压端出来瞬间，对管壁压力有哪几种情况，初速度力有哪几种情况，初速度v0各应满足各应满足什么条件？什么条件？vC0(2(2)当小球当小球刚好刚好对管壁无作用力对管壁无作用力由机械能守恒定律由机械能守恒定律速度越大，离速度越大，离心趋势越强烈心趋势越强烈220C+222mmmg Rvv2Cmm gRv学习学习探究区探究区三三、应用机械能守恒定律解决综合问题应用机械能守恒定律解决综合问题例例3 3如如图所图所示，光滑细圆管轨
47、道示，光滑细圆管轨道AB部分平直，部分平直，BC部分是处于竖直平部分是处于竖直平面内半径为面内半径为R的半圆，的半圆，C为半圆的最高为半圆的最高点有一质量为点有一质量为m，半径较管道略小，半径较管道略小的光滑的小球以水平初速度的光滑的小球以水平初速度v0射入圆射入圆管管(1)若要小球从若要小球从C端出来，初速度端出来，初速度v0应应满足什么条件？满足什么条件？(2)在小球从在小球从C端出来瞬间，对管壁压端出来瞬间，对管壁压力有哪几种情况，初速度力有哪几种情况，初速度v0各应满足各应满足什么条件？什么条件？vC0(2(2)对下管壁有作用力，此时应有对下管壁有作用力，此时应有此时相应的入射速度此时
48、相应的入射速度v0 0应应满足满足速度越大，离速度越大，离心趋势越强烈心趋势越强烈02gR5gRv2Cmm gRv学习学习探究区探究区三三、应用机械能守恒定律解决综合问题应用机械能守恒定律解决综合问题例例3 3如如图所图所示，光滑细圆管轨道示，光滑细圆管轨道AB部分平直，部分平直，BC部分是处于竖直平部分是处于竖直平面内半径为面内半径为R的半圆，的半圆，C为半圆的最高为半圆的最高点有一质量为点有一质量为m，半径较管道略小，半径较管道略小的光滑的小球以水平初速度的光滑的小球以水平初速度v0射入圆射入圆管管(1)若要小球从若要小球从C端出来，初速度端出来，初速度v0应应满足什么条件？满足什么条件？
49、(2)在小球从在小球从C端出来瞬间，对管壁压端出来瞬间，对管壁压力有哪几种情况，初速度力有哪几种情况，初速度v0各应满足各应满足什么条件？什么条件？vC0(2(2)对上管壁对上管壁有作用力，此时应有有作用力，此时应有此时相应的入射速度此时相应的入射速度v0 0应应满足满足速度越大，离速度越大，离心趋势越强烈心趋势越强烈05gRv2Cmm gRv自我检测区自我检测区1231 1(机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断)如如图所图所示，示，具有一定初速度具有一定初速度v的物块，在沿倾角为的物块，在沿倾角为30的粗糙斜面向上运动的过程中，受的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力一
50、个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这作用，这时物块的加速度大小为时物块的加速度大小为5 m/s2，方向沿斜，方向沿斜面向下，面向下，g取取10 m/s2，那么在物块向上运，那么在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是动的过程中，下列说法正确的是()A物块的机械能一定增加物块的机械能一定增加B物块的机械能一定减少物块的机械能一定减少C物块的机械能不变物块的机械能不变D物块的机械能可能增加，也可能减少物块的机械能可能增加，也可能减少Cf判断受力判断受力判断做功判断做功0sin30mgfFma+=fF=只有重力做功只有重力做功机械能守恒机械能守恒2 2(系统机械能守恒问题分析系统机械能守恒问题分析)如
