高中物理 第1章 功和机械能 第5节 科学验证：机械能守恒定律学案 鲁科版必修第二册-鲁科版高一第二册物理学案

第 5 节 科学验证：机械能守恒定律核心素养物理观念学科探究科学思维科学态度与责任1.知道物体的机械能是动能与重力势能(弹性势能)之和。2.知道机械能守恒定律的内容。3.掌握验证机械能守恒定律的实验过程。通 过 实 验 验证 机 械 能 守恒定律。机 械 能 守恒 定 律 的条件。建立守恒观念，能应用机械能守恒定律解决 生 活 中 的 实 际 问题。知识点一 机械能守恒定律[观图助学]观察以上两图，蹦床上小朋友跳起的过程中和跳水运动员下降的过程中，分别是什么形式的能量减少，什么形式的能量增加？1.机械能：物体的动能和重力势能 ( 弹性势能 ) 之和称为机械能。2.推导：如图所示，如果物体只在重力作用下自由下落，重力做的功设为 WG由重力做功和重力势能的变化关系可知WG＝mg(h1－h2)＝Ep1－Ep2由动能定理得WG＝mv－mv联立可得 mgh1－mgh2＝mv－mv，mgh1＋mv＝mgh2＋mv即 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep23.内容：在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统的动能和势能相互转化，但机械能的总量保持不变。4.条件：只有重力或弹力对物体做功，与运动方向和轨迹的曲、直无关。5.表达式(1)mv＋mgh1＝mv ＋ mgh 2 或 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(2)mgh1－mgh2＝mv－mv即 ΔEp 减＝Δ E k 增6.能量守恒定律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。[思考判断](1)合力为零，物体的机械能一定守恒。(×)(2)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(×)(3)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(√)(4)任何能量之间的转化都遵循能量守恒定律。(√)左图中的小朋友跳起和跳水运动员下降的过程是动能和重力势能相互转化的过程。以地面为参考面，小球的机械能为：mgh＋mv2“守恒”是一个动态概念，指在动能和势能相互转化的过程中的任何时刻、任何位置，机械能的总量保持不变。这里的弹力应理解为与弹簧、弹性绳、弹性杆的弹性势能有关的弹力，或研究对象为一系统时，系统内的弹力。知识点二 验证机械能守恒定律一、实验目的 验证机械能守恒定律。二、实验原理1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为 v，下落高度为 h，则重力势能的减少量为 mgh，动能的增加量为 mv 2 ，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律。2.速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于这一点前...