【物理】2011高考物理一轮复习总教案：7.4机械能守恒定律

实验：验证机械能守恒定律1.实验目的验证机械能守恒定律 .2.实验器材铁架台(带铁夹)， 打点计时器 ，重锤(带纸带夹子)，纸带数条，复写纸片，导线，毫米刻度尺， 低压交流电源 .3.实验原理物体只在重力作用下做自由落体运动时，物体机械能守恒，即减少的重力势能等于增加的动能.如果物体下落高度h 时速度为v ，则有 mv 2/2＝mgh .借助于打了点的纸带测出物体下降的高度h 和对应的速度v ，即可验证物体自由下落时机械能是否守恒.测定第n 点的瞬时速度的方法是：测出第n 点前、后两段相等时间T 内下落的距离s n 、s n ＋1，由公式 v n ＝T s s n n 2)(1++ 求出，如图.4.实验步骤(1)在铁架台上安装好 打点计时器 ，用导线接好打点计时器与 低压交流电源 .(2)将纸带的一端固定在重锤的夹子上，另一端穿过打点计时器的 限位孔 ，用竖直提起的纸带使重锤靠在 打点计时器 附近.(3)先 接通电源 ，再 放开纸带 ，让重锤自由下落.(4)换上新纸带，重复实验几次，得到几条打好的纸带.(5)选择点迹清晰，且第一、二两点间距离接近 2 mm 的纸带，起始点标O ，依次确定几个计数点1、2、3、…(6)用刻度尺测量下落高度h 1、h 2、h 3、…，计算各计数点对应的重锤的瞬时 速度 .(7)计算各计数点对应的势能减少量mgh n 和动能增加量2/2n mv ，进行比较.重点难点突破一、注意事项 1.实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减小摩擦阻力.2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才松开纸带让重锤下落.3.打点计时器必须接50 Hz 的低压交流电源.4.手提纸带上端时，注意不要晃动，可使手臂靠在某处，保证重物下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点.5.为减小测量h 值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远些.纸带也不宜过长，约40 cm 即可.6.本实验也可研究纸带上的第4点和后面的某点n 之间机械能是否守恒.这时需验证mgh n 4＝12mv 2n －12mv 24.这样做，可以避开第一点，至于第一点的点迹是否清晰，第1、2两点间的距离是否接近2 mm 便无关紧要了.实验中的任何清晰的纸带都可以用来验证机械能是否守恒.二、误差分析1.本实验的误差主要来源于纸带数据的处理，及点与点测量的读数上的误差和各种阻力产生的误差.还有必须先接通电源后放开纸带.2.实验上重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量.3.在验证机械能守恒定律时，如果以12v 2为纵轴，h 为横轴，根据实验数据绘出的12v 2-h 图线应是过原点的直线，才能验证机械能守恒定律.12v 2-h 图线的斜率等于g 的数值.【例】下面列出一些实验步骤：A.用天平测出重物和夹子的质量；B.将重物系在夹子上；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；D.打点计时器接在学生电源交流输出端，把输出电压调至6 V(电源不接通、交流)；E.打点计时器固定放在桌边的铁架台上，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的时间；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，完成实验报告；M.拆下导线，整理器材.以上步骤，不必要的有，正确步骤的合理顺序是.【答案】AG；EDBCHIJIMKFL【例】在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图.其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中(单位：cm).(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是，应记作cm.(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证力加速度g＝9.80 m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度，则该段重锤重力势能的减少量为，而动能的增加量为(均保留三位有效数字，重锤质量用m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量动能的增加量，原因是 .(3)另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下，从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点.因此他用v B＝gt 计算跟B点对应的物体的瞬时速度，得到动能的增加量为，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量动能的增加量，原因是 .【答案】(1)OC；15.70 (2)1.22m；1.20m；大于；v是实际速度，因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能(3)1.23m；小于；v是按照自由落体计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大。

2011高三物理一轮复习教学案（28）--机械能守恒定律（37）--探究功与物【学习目标】⒈正确理解机械能及机械能守恒定律的内容。

⒉能判断物体的机械能是否守恒。

⒊掌握利用机械能守恒定律解题的基本方法。

【自主学习】⒈机械能包括能和能，重力做功功能和能可以转化。

⒉机械能守恒定律：在做功的物体系统内，与可以而总的保持不变。

⒊一个小球在真空中自由下落，另一个质量相同的小球在粘滞性较大的液体中匀速下落，它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方。

在这两种情况下，重力所做的功相等吗？重力势能各转化成什么形式的能量？⒋只有重力做功和只受重力是一回事吗？⒌怎样判断物体的机械能是否守恒？⒍利用机械能守恒定律解题的基本步骤是什么？【典型例题】例题⒈关于机械能守恒的叙述，下列说法中正确的A做匀速直线运动的物体机械能一定守恒。

B 做变速运动的物体机械能可能守恒。

C外力对物体做功为零，则物体的机械能守恒。

D若只有重力对物体做功，则物体的机械能守恒。

例题⒉以10m/S的速度将质量为M的物体从地面竖直上抛，若忽略空气阻力，求⑴物体上升的最大高度？⑵上升过程中何处重力势能和动能相等？例题⒊某人在距离地面⒉6m的高处，将质量为0.2㎏的小球以V0=12m/S的速度斜向上抛出，小球的初速度的方向与水平方向之间的夹角300，，g=1Om/S2，求：⑴人抛球时对小球做的功？⑵若不计空气阻力，小球落地时的速度大小？⑶若小球落地时的速度大小为V1=13m/S，小球在空气中运动的过程中克服阻力做了多少功？例题 ⒋小钢球质量为M ，沿光滑的轨道 由静止滑下，如图所示，圆形轨道的半径为R ，要使小球沿光滑圆轨道恰好能通过最高点，物体应从离轨道最底点多高的地方开始滑下？【针对训练】⒈在下列实例中运动的物体，不计空气阻力，机械能不守恒的是：A 、起重机吊起物体匀速上升；B 、物体做平抛运动；C 、圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动；D 、一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物在竖直方向上做上下振动（以物体和弹簧为研究对象）。

高三复习课《机械能守恒定律》教学设计一．教学目标1．掌握重力势能、弹性势能的概念，并能计算；2．掌握机械能守恒的条件，会判断物体的机械能是否守恒；3．掌握机械能守恒定律的三种表达形式，理解其物理意义，并能熟练应用；二．教学重点机械能守恒的判断和运用机械能守恒定律解决问题。

三．教学难点运用机械能守恒定律解决问题。

四．教学方法问题引导、教师启发，学生讨论、交流。

五．教学过程（一）重力做功与重力势能的关系1.重力做功的特点(1)重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关.(2)重力做功不引起物体机械能的变化.2.重力势能(1)表达式：E p ＝mgh .(2)重力势能的特点重力势能是物体和地球所共有的，重力势能的大小与参考平面的选取有关，但重力势能的变化与参考平面的选取无关.3.重力做功与重力势能变化的关系(1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能减小；重力对物体做负功，重力势能增大；(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量.即W G ＝－(E p2－E p1)＝－ΔE p .（二）弹性势能1.定义：发生弹性形变的物体之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能.2.弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加.即W ＝－ΔE p .（三）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，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变.2.表达式：mgh 1＋12m v 12＝mgh 2＋12m v 22. 3.机械能守恒的条件(1)系统只受重力或弹簧弹力的作用，不受其他外力.(2)系统除受重力或弹簧弹力作用外，还受其他内力和外力，但这些力对系统不做功.(3)系统内除重力或弹簧弹力做功外，还有其他内力和外力做功，但这些力做功的代数和为零.(4)系统跟外界没有发生机械能的传递，系统内、外也没有机械能与其他形式的能发生转化.4.机械能守恒定律的进一步理解(1)只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化.如自由落体运动、抛体运动等.(2)只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化.如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒. (3)只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化.如自由下落的物体落到竖直的弹簧上，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒.(4)除受重力(或系统内弹力)外，还受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零.如物体在沿斜面向下的拉力F的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能守恒.【例1】如图所示，用轻弹簧相连的物块A和B放在光滑的水平面上，物块A紧靠竖直墙壁，一颗子弹沿水平方向射入物块B后留在其中，由子弹、弹簧和A、B所组成的系统在下列依次进行的过程中，机械能不守恒的是()A．子弹射入物块B的过程B．物块B带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量最大的过程C．弹簧推着带子弹的物块B向右运动，直到弹簧恢复原长的过程D．带着子弹的物块B因惯性继续向右运动，直到弹簧伸长量达最大的过程【例2】如图所示，质量为m的物体以速度v0离开桌面后经过A点时，小球的速度vA是多少？（不计空气阻力，重力加速度为g)【例3】如图所示，质量都是m 的物体A 和B ，通过轻绳子跨过滑轮相连。

本章有关功和能的概念，以及动能定理和机械能守恒定律是在牛顿运动定律的基础上，研究力和运动关系的进一步拓展.用能量的观点分析问题，不仅为解决力学问题开辟了途径，同时也是分析解决电磁学、热学领域问题的重要的思路.功和能的关系，能量的转化和守恒，往往出现在高考压轴题中，涉及的物理过程较复杂，综合性较强，涉及的知识面广，对考生的综合分析能力要求较高.对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型，灵活运用牛顿运动定律、动能定理、动量定理及能量守恒的方法分析问题、解决问题.【一】功和功率一、功1．做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上发生的位移．2．功的公式：W＝Flcos a ，其中F为恒力，α为F的方向与位移l的方向夹角；功的单位：焦耳(J)；功是标量．3．正功和负功(1) 功的正负的意义①功是标量，但有正负之分，正功表示动力对物体做功，负功表示阻力对物体做功②一个力对物体做负功，往往说成是物体克服这个力做功(2) 功的正负的确定①若α<90°，则W>0，表示力对物体做正功② 若α＝90°，则W ＝0，表示力对物体 不做功③ 若90°<α≤180°，则W<0，表示力对物体做 负功功的公式可有两种理解：一 、是力“F”乘以物体在力的方向上发生的位移“l cos α”；二 、是在位移 l 方向上的力“Fcos α”乘以位移 l.求解变力做功的方法：一、平均力法：如果力的方向不变力的大小随位移按线性规律变化时，可用力的算术平均值（恒力）代替变力，利用功的定义式：来求功。

求解变力做功的方法：二、微元法：在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的，这样，我们只需分析这些“元过程”，然后再对“元过程”运用必要的数学方法或物理思想处理，进而使问题得到解决．对于滑动摩擦力、空气阻力等变力，在曲线运动或往复运动时，这类力的功等于力和路程的乘积。

实验六验证机械能守恒定律【考纲知识梳理】一、实验目的验证机械能守恒定律二、实验原理物体在自由下落过程中，重力势能减少，动能增加。

如果忽略空气阻力，只有重力做功，物体的机械能守恒，重力势能的减少等于动能的增加。

设物体的质量为m，借助打点计时器打下纸带，由纸带测算出至某时刻下落的高度h及该时刻的瞬时速度v；进而求得重力势能的减少量│△E p│=mgh和动能的增加量△E K=1/2mv2；比较│△E p│和△E K，若在误差允许的范围内相等，即可验证机械能守恒。

测定第n点的瞬时速度v n：依据“物体做匀变速直线运动，在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”，用公式v n=（h n+1-h n-1）/2T计算(T为打下相邻两点的时间间隔)。

三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)，交流电源，纸带(复写纸片)，重物(带纸带夹子)，导线，刻度尺，铁架台(带夹子)。

【要点名师精解】一、实验步骤1、按图装置固定好计时器，并用导线将计时器接到电压合适的交流电源上(电火花计时器要接到220 V交流电源上，电磁打点计时器要接到4 V～6 V的交流低压电源上)。

2、将纸带的一端用小夹子固定在重物上，使另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方。

3、接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点。

4、换几条纸带，重做上面的实验。

5、从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。

6、在挑选出的纸带上，先记下打第一个点的位置0(或A)，再任意选取几个点1、2、3(或B、C、D)等，用刻度尺量出各点到0的距离h1、h2、h3等，如图所示。

7、用公式v n=（h n+1-h n-1）/2T计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3等。

8、计算出各点对应的势能减少量mgh n和动能的增加量1/2mv n2的值，进行比较，得出结论。

高考物理机械能守恒知识点高考物理中，机械能守恒是一个重要的知识点。

它涉及到物体在运动过程中能量的转化和守恒。

在这篇文章中，我将详细介绍机械能守恒的概念、公式和应用，并且结合一些例题进行解析。

首先，让我们来了解一下什么是机械能守恒。

机械能是指物体由于运动和位置而具有的能量。

它可以分为动能和势能两部分。

动能是物体由于运动而具有的能量，它与物体的质量和速度有关。

势能是物体由于位置而具有的能量，它与物体的质量和高度有关。

在一个封闭的系统中，机械能守恒的规律表述为：系统的总机械能在运动过程中保持不变。

这意味着在系统内，动能和势能可以相互转化，但总的机械能保持恒定。

这个规律适用于各种不同的情况，例如自由落体运动、弹簧振子等。

接下来，我们来看一下机械能守恒的公式。

根据机械能守恒定律，我们可以得到以下公式：K₁ + U₁ = K₂ + U₂其中，K₁和K₂分别表示系统的初始动能和最终动能，U₁和U₂分别表示系统的初始势能和最终势能。

这个公式可以帮助我们计算物体在运动过程中的能量转化情况。

现在，我们来看一些应用例题。

假设有一个质量为m的物体从高度为h的位置自由落下，到达地面后停下。

我们可以利用机械能守恒来解决这个问题。

首先，我们需要计算物体的初始机械能。

根据公式，初始动能为0，初始势能为mgh。

接下来，我们计算物体的最终机械能。

最终动能为1/2mv²（v为物体的最终速度，由于物体停下来了，所以最终速度为0），最终势能为0（物体到达地面后，势能为0）。

由机械能守恒定律可得：0 + mgh = 1/2mv² + 0通过化简，我们可以得到：v = √2gh这个结果表明，物体在自由落体下降过程中的最终速度只与高度有关，与物体的质量无关。

除了自由落体运动，机械能守恒还适用于其他一些场景。

例如，当一个弹簧振子在振动过程中，动能和势能不断地相互转化，但总的机械能保持不变。

总之，机械能守恒是高考物理中一个重要的知识点。

高三物理一轮复习教案：24 机械能守恒定律教学目标⒈正确理解机械能及机械能守恒定律的内容。

⒉能判断物体的机械能是否守恒。

教学重难点掌握利用机械能守恒定律解题的基本方法。

教学参考考纲授课方法讲授教学辅助手段多媒体专用教室教学过程设计教学二次备课一、重力势能与弹性势能1．重力势能(1)重力做功的特点：重力做功与________无关，只与初末位置的__________有关．(2)重力势能①概念：物体由于________而具有的能．②表达式：E p＝________.③矢标性：重力势能是________，正负表示其________．(3)重力做功与重力势能变化的关系①定性关系：重力对物体做正功，重力势能就________；重力对物体做负功，重力势能就________．②定量关系：重力对物体做的功________物体重力势能的减少量．即W G＝－(E p2－E p1)＝________.2．弹性势能(1)概念：物体由于发生____________而具有的能．(2)大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量________，学生活动：注意探索事物的本质，思考规律的特点。

学生活动：把左边的基础知识填好。

教学过程设计教学二次备课劲度系数________，弹簧的弹性势能越大．(3)弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示：W ＝________.二、机械能及其守恒定律1．机械能________和________统称为机械能，即E＝________，其中势能包括____________和____________．2．机械能守恒定律(1)内容：在只有____________做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能____________．(2)表达式：①E k1＋E p1＝________________.(要选零势能参考平面)②ΔE k＝________.(不用选零势能参考平面)③ΔE A增＝________.(不用选零势能参考平面)3.应用机械能守恒定律的基本思路(1)选取研究对象——物体或系统；(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒；(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程初、末状态时的机械能；(4)选取适当的机械能守恒定律的方程形式(E k1＋E p1＝E k2＋E p2、ΔE k＝－ΔE p或ΔE A＝－ΔE B)进行求解．阅读问题，理清思路，阐述自己的观点。

高中物理机械能守恒教案
目标：学生能够理解和应用机械能守恒原理
时间：1课时
教学步骤：
1. 热身活动（5分钟）
- 明确告诉学生今天我们将学习机械能守恒的原理，并请他们回顾一下什么是动能和势能。

2. 知识讲解（10分钟）
- 通过示意图和实例，向学生介绍机械能的概念和机械能守恒的原理。

- 解释机械能守恒定律：在没有外力做功的情况下，系统的总机械能保持不变。

3. 实验演示（15分钟）
- 进行一个简单的实验，展示机械能守恒的原理。

例如，让一枚小球从一定高度落下，观察它的动能和势能的变化。

- 让学生观察实验现象并总结结果。

4. 讨论与练习（15分钟）
- 组织学生讨论机械能守恒在日常生活中的应用，并给予实例进行分析和讨论。

- 让学生做一些练习题，巩固他们对机械能守恒定律的理解。

5. 知识拓展（10分钟）
- 展示一些有趣的实际案例，让学生应用机械能守恒原理解决问题。

- 提出一些拓展问题，引导学生思考机械能守恒与其他物理知识的联系。

6. 总结与评价（5分钟）
- 总结本节课的重点内容，强调机械能守恒定律的重要性。

- 请学生填写一份反馈问卷，评价本节课的教学效果。

扩展活动：鼓励学生自主学习，通过查阅相关资料、观察实验、讨论交流等方式，进一步
拓展对机械能守恒的理解和应用。