高中物理 第4章 5 机械能守恒定律教案 教科版必修2-教科版高一必修2物理教案VIP免费

5．机械能守恒定律学习目标知识脉络(教师用书独具)1.能够分析动能和势能之间的相互转化问题．2．能够推导机械能守恒定律．(重点)3．会根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒．4．能运用机械能守恒定律解决有关问题，并领会运用机械能守恒定律解决问题的优越性．(重点)一、动能和势能的转化规律1．动能和势能的转化实例(1)自行车下坡时，重力势能减少，动能增加．(2)荡秋千过程中，向上摆动时，动能减少，重力势能增加，向下摆动时，动能增加，重力势能减少．(3)撑杆跳高过程中，脱离杆之前，动能、重力势能、弹性势能在相互转化，脱离杆后，只有动能和重力势能在相互转化．2．动能和势能相互转化时的特点：重力或弹力做正功时，势能向动能转化，做负功时，动能向势能转化．3．实验探究(1)实验装置：将螺母用细线挂在铁架台上制成单摆．(2)实验步骤：把螺母拉起一个较小的角度，放手后，它能摆至另一侧的等高位置；在铁架台的杆上固定一个夹子，当螺母摆到最低点时，细线被夹子挡住，但螺母仍能摆到另一侧的等高位置．(3)实验结论：忽略空气阻力，只有重力做功时，动能和势能在相互转化的过程中，总量不变．4．理论探究(1)探究情景：物体做抛体运动的过程，如图所示．(2)推导过程：A位置的机械能EA＝mgh1＋mv.B位置的机械能EB＝mgh2＋mv对A至B过程，由动能定理有mg(h1－h2)＝mv－mv即mgh1＋mv＝mgh2＋mv，EA＝EB.5．机械能守恒定律(1)内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变．(2)表达式：Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2.(3)守恒条件：只有重力(或弹力)做功．二、学生实验：验证机械能守恒定律1．实验器材铁架台(带夹子)，打点计时器，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，学生电源，开关．2．实验原理(1)原理：做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．若质量为m的物体自由下落h高度时，速度为v，若v2＝gh成立，则机械能守恒定律得到验证．(2)瞬时速度的求解：如图所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度h和该时刻的速度v.打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度，即vn＝＝.1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)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．()(2)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．()(3)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．()(4)合力为零，物体的机械能一定守恒．()【提示】(1)√(2)×(3)×(4)×2．(多选)如图，物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)()CD[物块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，摩擦力做负功，机械能减少；物块在力F作用下沿固定光滑斜面上滑时，力F做正功，机械能增加；小球沿光滑半圆形固定轨道下滑，只有重力做功，小球机械能守恒；用细线拴住小球绕O点来回自由摆动，只有重力做功，小球机械能守恒，选项C、D正确．]3．将物体从地面竖直上抛，如果不计空气阻力，物体能够达到的最大高度为H.当物体在上升过程中的某一位置，它的动能是重力势能的3倍，则这一位置的高度是()A．2H/3B．H/2C．H/3D．H/4D[物体在运动过程中机械能守恒，设动能是重力势能的3倍时的高度为h，取地面为零势能面，则有mgH＝Ek＋mgh，即mgH＝4mgh，解得：h＝H/4，故D正确．]4．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面列出一些实验步骤：A．用天平称出重物和夹子的重量B．把重物系在夹子上C．将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器静止D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调至6V(电源不接通)E．把打点计时器固定在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F．在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据G．用秒表测出重物下落时间H．接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带I．切断电源J．更换纸带，重新进行两次K．在三条纸带中选出较好的一条L．进行计算，得出结论，完成报告M...