第5节科学验证：机械能守恒定律【学习素养·明目标】物理观念：1.知道机械能的各种形式，能够分析动能与势能(包括弹性势能和重力势能)之间的相互转化问题.2.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.3.能正确进行实验操作，能够根据实验数据的分析得出实验结论．科学思维：能从能量转化的角度理解机械能守恒的条件，领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性．一、机械能守恒定律1．机械能(1)定义：物体的动能与势能之和称为机械能．(2)表达式：E＝Ek＋Ep.2．重力势能与动能的转化如图所示，质量为m的木块，由A自由下落至C，中间经过B时速度为vB，取过C点的平面为参考平面，则(1)在A点的机械能：EA＝EkA＋EpA＝0＋mgH＝mgH.(2)在B点的机械能：EB＝EkB＋EpB＝mv＋mgh由于v＝2g(H－h)，所以EB＝mgH.(3)落至C点时的机械能：EC＝EkC＋EpC＝mv＋0由于v＝2gH，所以EC＝mgH.(4)结论：在只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．3．弹性势能与动能的转化在只有弹力做功的物体系统内，动能与弹性势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．4．机械能守恒定律及其应用(1)内容在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统的动能与势能相互转化，机械能的总量保持不变．(2)守恒定律表达式①mv＋mgh2＝mv＋mgh1.②Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1.(3)守恒条件物体系统内只有重力或弹力做功．二、验证机械能守恒定律实验原理与方法：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mv2，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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)物体所受的合外力为零时，机械能一定守恒．(×)(2)做平抛运动的物体，其初状态动能与重力势能之和必等于末状态的动能与重力势能之和．(√)(3)在一个运动过程中，既有重力做功，又有弹力做功，则系统的机械能一定不守恒．(×)(4)物体自由下落过程中经过A、B两位置，如图甲所示，此过程中物体的机械能一定守恒．(√)(5)物块沿斜面匀速下滑，如图乙所示，此过程中物块机械能守恒．(×)(6)光滑水平面上，被压缩的弹簧能将小球向右弹出，如图丙所示，在弹簧恢复原状的过程中，小球的机械能守恒．(×)2．下面各个实例中，机械能守恒的是(g表示重力加速度)()A．物体沿斜面匀速下滑B．物体从高处以0.9g的加速度竖直下落C．物体沿光滑曲面滑下D．拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升C[物体沿斜面匀速下滑，说明物体必定受到摩擦力的作用，所以物体的机械能不守恒，故A错误．物体加速度的大小为0.9g，不是g，说明物体除了受重力之外还要受到阻力的作用，所以物体的机械能不守恒，故B错误．物体沿光滑曲面滑下，在这个过程中只有物体的重力做功，所以机械能守恒，故C正确．拉着物体沿光滑的斜面匀速上升时，拉力对物体做正功，物体的机械能增加，故D错误．]3．如图所示，在水平台面上的A点，一个质量为m的物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，当它到达B点时的动能为()A．mv＋mgHB．mv＋mghC．mgH－mghD．mv＋mg(H－h)B[物体抛出后的运动过程中只受重力作用，机械能守恒，若选地面为参考面，则mgH＋mv＝mg(H－h)＋EkB，所以EkB＝mv＋mgh，故选项B正确．]机械能守恒定律1.机械能守恒的判断(1)用做功来判断：分析物体或系统受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒．(2)用能量转化来判定：若系统中只有动能和势能的相互转化，无机械能与其他形式能的转化，则系统机械能守恒．2．表达式及特点表达式特点Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E初＝E末(从不同状态看)即初状态的机械能等于末状态的机械能Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2或ΔEk＝－ΔEp(从转化角度看)即过程中动能的增加量等于势能的减少量EA2－EA1＝EB1－EB2或ΔEA＝－ΔEB(从转移角度看)即系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能【例1】如图所示，有一条长...
