《魯科物理必修2 第2章第3節(jié)《能量守恒定律》第1課時》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《魯科物理必修2 第2章第3節(jié)《能量守恒定律》第1課時（47頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進入物理課堂 第3節(jié)能量守恒定律第1課時機械能守恒定律 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第1課時 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 體會在一定條件下 動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化 了解物理規(guī)律源于生產(chǎn) 生活實踐 2 通過實驗驗證機械能守恒定律 培養(yǎng)收集數(shù)據(jù) 分析論證的能力 3 理解機械能守恒的條件 公式 能用機械能守恒定律分析解決實際問題 重點難點 1 機械能守恒定律的實驗探究及守恒定律的應(yīng)用 2 機械能守恒定律條件的判斷 課前自主學(xué)案 一 機械能的轉(zhuǎn)化和守恒的實驗探索1 實驗器材 鐵架臺 帶鐵夾 紙帶幾條 復(fù)寫紙片 導(dǎo)線 直尺 打點計時器 學(xué)生電源 重物 2 實驗原理 在只有重力做功的自由落體運動中 物體的 和 互相轉(zhuǎn)化 但 保持不變 故實驗只需借助打點計時器 通過紙帶測出重物某時刻的 算出該時刻的 取該點為參考點 則該點的動能就是重物下落過程中的 然后分別測量并計算紙帶上其他各點的 和 的總和并比較 即可驗證機械能是否守恒 重力勢能 動能 總機械能 下落高度 速度 機械能 動能 重力勢能 思考感悟在該實驗中需要天平測出重物的質(zhì)量嗎 提示 不用 因物體的勢能和動能中都含有物體的質(zhì)量 3 實驗步驟 1 將打點計時器安裝在鐵架臺上 用導(dǎo)線把打點計時器與學(xué)生電源連接好 2 把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好 另一端穿過計時器的限位孔 用手 提到紙帶使重錘?？吭诖螯c計時器附近 3 先 后 讓重錘帶著紙帶自由下落 4 重復(fù)幾次 得到3 5條打好點的紙帶 5 在打好點的紙帶中挑選點跡清晰且打點在同一直線的一條 依實驗原理求得實驗數(shù)據(jù) 并將數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格中 豎直的 接通電源 釋放紙帶 二 機械能守恒定律1 機械能 和 之和稱為機械能 2 機械能守恒定律 1 內(nèi)容 在只有像重力那類力做功的情況下 物體的 與 可相互轉(zhuǎn)化 機械能的總量 2 條件 只有 做功 3 表達式 Ek2 Ep2 動能 勢能 動能 勢能 保持不變 重力 Ek1 Ep1 核心要點突破 一 探究機械能守恒中的幾點注意1 實驗設(shè)計的兩種思路通過對物體自由下落運動的研究來驗證機械能守恒定律的實驗原理是 忽略空氣阻力 自由下落的物體在運動過程中機械能守恒 即重物動能的增加量等于其重力勢能的減少量 這是回避起始點 在紙帶上選擇后面的某兩點驗證機械能守恒定律的方法 由于重力勢能的相對性 處理紙帶時選擇適當(dāng)?shù)狞c為基準(zhǔn)點 勢能的大小不必從起始點開始計算 這樣 紙帶上打出起始點O后的第一個0 02s內(nèi)的位移是否接近2mm 以及第一個點是否清晰也就無關(guān)緊要了 實驗打出的任何一條紙帶 只要后面的點跡清晰 都可以用于計算機械能是否守恒 3 實驗中的注意事項 1 打點計時器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺上 打點計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向 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 實驗中 需保持提紙帶的手不動 且保證紙帶豎直 待接通電源 打點計時器工作穩(wěn)定后 再松開紙帶 4 測量下落高度時 為了減小測量值h的相對誤差 選取的各個計數(shù)點要離起始點遠一些 紙帶也不易過長 有效長度可在60cm 80cm之間 4 實驗中的誤差分析 1 本實驗中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力 空氣阻力 打點計時器阻力 做功 故動能的增加量 Ek稍小于重力勢能的減少量 Ep 即 Ek Ep 這屬于系統(tǒng)誤差 改進的辦法是調(diào)整器材的安裝 盡可能地減小阻力 2 本實驗的另一個誤差來源于長度的測量 屬偶然誤差 減小誤差的辦法是測下落距離時都從0點量起 一次將各打點對應(yīng)的下落高度測量完 或者多次測量取平均值來減小誤差 3 打點計時器產(chǎn)生的誤差 由于交流電周期的變化 引起打點時間間隔變化而產(chǎn)生誤差 讀數(shù)點選擇不好 振動片振動不均勻 紙帶放置方法不正確引起摩擦 都會造成實驗誤差 二 機械能守恒定律的理解及應(yīng)用1 物體機械能是否守恒的判斷 1 利用機械能的定義判斷若物體在水平面上勻速運動 其動能 勢能均不變 機械能守恒 若一個物體沿斜面勻速下滑 其動能不變 重力勢能減少 其機械能減少 2 用做功判斷若物體或系統(tǒng)只有重力 或彈簧的彈力 做功 雖受其他力 但其他力不做功或做功的代數(shù)和為零 機械能守恒 3 用能量轉(zhuǎn)化來判斷若物體系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化 則物體系統(tǒng)的機械能守恒 特別提醒 1 對一些繩子突然繃緊 物體間非彈性碰撞等 除非題目特別說明 否則機械能必定不守恒 2 機械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零 更不是合外力等于零 而是看是否只有重力或彈簧彈力做功 2 三種常見的表達形式 1 守恒的觀點Ek Ep Ek Ep 表示系統(tǒng)的初狀態(tài)機械能的總和與末狀態(tài)機械能的總和相等 運用這種表達形式時 應(yīng)選好重力勢能的零勢能面 且初 末狀態(tài)必須用同一零勢能面計算勢能 2 轉(zhuǎn)化的觀點 Ek Ep 表示系統(tǒng) 或物體 機械能守恒時 系統(tǒng)減小 或增加 的重力勢能等于系統(tǒng)增加 或減少 的動能 應(yīng)用時 關(guān)鍵在于分清重力勢能的增加量和減少量 可不選零勢能面而直接計算初 末狀態(tài)的勢能差 3 轉(zhuǎn)移的觀點 E增 E減 表示若系統(tǒng)由A B兩部分組成 則A部分物體機械能的增加量與B部分物體機械能的減少量相等 3 機械能守恒定律和動能定理的比較 1 機械能守恒定律的適用條件是只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力或彈力做功 這個定律不適用的問題可以利用動能定理或功能原理解決 2 當(dāng)有重力或彈力以外的力對物體做功時 物體的機械能不再守恒 它的機械能的增加或減少就等于除重力或彈力之外的其他力的功 此即功能原理 3 無論物體的機械能是否守恒 它動能的變化都等于合外力對它所做的功 動能定理 這個關(guān)系普遍適用于任何情況 4 動能定理側(cè)重于解決一個研究對象受合外力做功的影響 而引起自身動能的變化 即外界因素自身變化的關(guān)系 而守恒定律是排除外界因素對系統(tǒng)的影響 研究系統(tǒng)內(nèi)兩個或多個研究對象之間動能和勢能相互影響 相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律 4 機械能守恒定律的應(yīng)用 1 機械能守恒的研究對象可以以某一物體 實際是物體與地球組成的系統(tǒng) 為研究對象 也可以以幾個相互作用的物體組成的系統(tǒng)為研究對象 2 應(yīng)用機械能守恒定律解題的一般步驟 選取系統(tǒng)對象 確定研究過程 進行受力分析 考查守恒條件 選取零勢能平面 確定初 末狀態(tài)機械能 運用守恒定律 列出方程求解 課堂互動講練 關(guān)于機械能守恒定律的適用條件 下列說法中正確的是 A 只有重力和彈力作用時 機械能才守恒B 當(dāng)有其他外力作用時 只要合外力為零 機械能就守恒C 除重力外 當(dāng)有其他外力作用時 只要其他外力不做功 機械能就守恒D 炮彈在空中飛行不計阻力時 僅受重力作用 所以爆炸前后機械能守恒 精講精析 機械能守恒的條件是只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功 如果這里的彈力是外力 且做功不為零 機械能不守恒 A錯 物體受其他外力作用且合外力為零時 機械能可以不守恒 如拉一物體勻速上升 合外力為零 但機械能不守恒 B錯 C選項中 這里的其他外力不含重力 滿足機械能守恒的條件 對于D選項 在炮彈爆炸過程中 爆炸時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能 機械能不守恒 答案 C 方法總結(jié) 物體的運動形式可能有多種 判斷機械能是否守恒 關(guān)鍵看是否有重力和彈力做功 機械能守恒常見的情況有 1 物體只受重力作用 2 物體雖然受到重力以外的其他力作用 但它們在物體運動過程中始終不做功 變式訓(xùn)練1下列關(guān)于機械能是否守恒的敘述正確的是 A 做勻速直線運動的物體的機械能一定守恒B 做勻變速直線運動的物體的機械能可能守恒C 合外力對物體做功為零時 機械能一定守恒D 只有重力對物體做功 物體的機械能不一定守恒 解析 選B A項中做勻速直線運動的物體 可能除了重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功外 還有其他力做功 所以機械能不一定守恒 不選 B項中做勻變速直線運動的物體 可能只受重力或只有重力做功 如自由落體運動 物體的機械能可能守恒 應(yīng)選 C項中合外力對物體做功為零時 說明物體的動能不變 但勢能有可能變化 如降落傘在空中勻速下降 機械能減少 不選 D項中只有重力對物體做功 符合機械能守恒的條件 機械能一定守恒 在高為h的地方以速度v豎直向上運動的物體 如果只受重力作用 則它的動能是重力勢能2倍時的高度是多少 思路點撥 運用機械能守恒定律解決問題時 初 末狀態(tài)機械能的確定是關(guān)鍵 在只有重力做功的情況下 機械能只包括重力勢能和動能 如果有彈力做功 那么機械能還包括彈性勢能 變式訓(xùn)練2把一個小球用細線懸掛起來 就成為一個擺 如圖2 3 1 擺長為l 最大偏角為 小球運動到最低位置時的速度是多大 圖2 3 1 2011年濟南高一檢測 如圖2 3 2所示 輕彈簧K一端與墻相連 質(zhì)量為4kg的木塊 沿光滑水平面以10m s的速度運動 并壓縮彈簧 則彈簧在被壓縮過程中的最大彈性勢能為 圖2 3 2 思路點撥 只有彈簧彈力做功 動能和彈性勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化 當(dāng)動能最小時 彈性勢能最大 答案 200J 方法總結(jié) 只有彈簧彈力做功的情況下動能 彈簧的彈性勢能相互轉(zhuǎn)化 機械能總量保持不變 如圖2 3 3所示 質(zhì)量為m的木塊放在光滑的水平桌面上 用輕繩繞過桌邊的定滑輪與質(zhì)量為M的砝碼相連 已知M 2m 讓繩拉直后使砝碼從靜止開始下降h 小于桌高 的距離 木塊仍沒離開桌面 則此時砝碼的速度為多少 圖2 3 3 思路點撥 砝碼未到地面之前 木塊和砝碼的速度大小相等 以木塊和砝碼為一個系統(tǒng) 利用機械能守恒定律求解 方法總結(jié) 如果連接物體間的輕繩和輕桿在物體運動過程中對系統(tǒng)不做功或做功的代數(shù)和為零 系統(tǒng)內(nèi)一部分物體增加的機械能等于另一部分物體減少的機械能 系統(tǒng)機械能守恒 但對于每一個物體而言 機械能不守恒 變式訓(xùn)練3如圖2 3 4所示 質(zhì)量分別為m和2m的兩個小球A和B 中間用輕桿相連 在桿的中點O處有一固定轉(zhuǎn)動軸 把桿置于水平位置后釋放 在B球順時針擺到最低位置的過程中 A A球和B球的機械能均不變B A球的機械能增加 B球的機械能減少C A球 B球和地球組成的系統(tǒng)機械能減少D A球 B球和地球組成的系統(tǒng)機械能增加圖2 3 4 解析 選B 由于桿擺到豎直過程中A球上升 同時有速度 因此A球機械能增加 B球由于桿力做負功 因而機械能減少 而A B球組成的系統(tǒng)無外力做功 因而機械能守恒 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全