高中物理 第七章 机械能守恒定律 7.3 功率导学案 新人教版必修2(2021年整理)

9 试验：验证机械能守恒定律

[目标定位] 1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的瞬时速度．

2．把握利用落体法验证机械能守恒定律的原理和方法．

一、试验原理

1．在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能转化为动能，总的机械能守恒，即mgh＝12mv2.

2．物体下落高度的测量：通过纸带用刻度尺测出．

3．物体瞬时速度的测量、计算：纸带上第n个点的瞬时速度等于这个点前后相邻两点间的平均速度vn＝hn＋1－hn－12T(hn＋1、hn－1分别为第n＋1个点、第n－1个点到第一个点的距离)．

想一想 要确定物体的动能，需测出物体下落确定高度时的速度．依据已学过学问，可有三种方法：(1)vn＝2ghn；(2)vn＝gtn；(3)vn＝hn＋1－hn－12T，本试验应实行哪种方法？

答案 第(3)种方法．其中，第(1)种方法是依据机械能守恒定律mgh＝12mv2得到的，而我们的目的是验证机械能守恒定律，明显不能用，依据这确定律得到的结论再去验证之，因而不行取．

第(2)种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不行避开，所以实际下落加速度必将小于g，而下落高度h是直接测量的，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应是削减的，故这种方法也不能用．

总之，本试验中速度看似有很多方法求得，但正确的只有一种，即从纸带上直接求出物体实际下落的速度，而不能用理论值计算，同样的道理，重物下落的高度h也只能用刻度尺直接测量，而不能用h＝12gt2或h＝v22g计算得到．

二、试验器材

铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压沟通电源(4 V～6 V)．

想一想 验证机械能守恒定律试验中是否需要用到天平？

答案 不需要天平．要验证的是12mv2＝mgh或12mv22－12mv21＝mgΔh，只需验证12v2＝gh或12v22－12v21＝gΔh，因此不需要测量重物的质量m.

金戈出品 学 习 资 料 汇编

第四节 机械能守恒定律

知识目标

核心素养

1.知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化.

2.能够根据动能定理、重力做功与重力势能变化间的关系，推导出机械能守恒定律.

3.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. 1.通过应用机械能守恒定律的实例分析，进一步理解机械能守恒的条件.

2.体会物理学中的“守恒”思想，加强物理规律在实际中的应用.

一、动能与势能的相互转化

1．机械能：重力势能、弹性势能与动能统称为机械能．

2．重力势能与动能的转化

只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能减少，动能增加，物体的重力势能转化为动能，若重力对物体做负功，则物体的重力势能增加，动能减少，物体的动能转化为重力势能．

3．弹性势能与动能的转化

只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能减少，物体的动能增加，弹簧的弹性势能转化为物体的动能；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能增加，物体的动能减少，物体的动能转化为弹簧的弹性势能．

二、机械能守恒定律

1．内容：在只有重力或弹力做功的情形下，动能与势能可以相互转化，而机械能的总量保持不变．

2．表达式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即E1＝E2.

1．判断下列说法的正误．

(1)机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用．(×) 金戈出品 (2)合力为零，物体的机械能一定守恒．(×)

(3)合力做功为零，物体的机械能保持不变．(×)

(4)只有重力做功时，物体的机械能一定守恒．(√)

2．如图1所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高为H处自由落下，不计空气阻力，重力加速度为g，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为________．

图1

答案

mgH

一、机械能守恒定律

如图2所示，质量为m的物体自由下落的过程中，下落到高度为h1的A处时速度为v1，下落到高度为h2的B处时速度为v2，不计空气阻力，选择地面为参考平面．

1 高一物理机械能守恒定律测试

说明：请将答案填在答案卷上

一、不定项选择题（每小题6分，8小题共48分）。

1、由一重2 N的石块静止在水平面上，一个小孩用10 N的水平力踢石块，使石块滑行了1 m的距离，则小孩对石块做的功

A、等于12 J B、等于10 J

C、等于2 J D、因条件不足，无法确定

2、一起重机吊着物体以加速度a（a < g）竖直加速下落一段距离的过程中，下列说法正确的是

A、重力对物体做的功等于物体重力势能的增加量

B、物体重力势能的减少量等于物体动能的增加量

C、重力做的功大于物体克服缆绳的拉力所做的功

D、物体重力势能的减少量大于物体动能的增加量

3、某汽车的额定功率为P，在很长的水平直路上从静止开始行驶，下列结论正确的是

A、汽车在很长时间内都可以维持足够的加速度做匀加速直线运动

B、汽车可以保持一段时间内做匀加速直线运动

C、汽车在任何一段时间内都不可能做匀加速直线运动

D、若汽车开始做匀加速直线运动，则汽车刚达到额定功率P时，速度亦达最大值

4、质量为m的滑块沿着高为h，长为L的粗糙斜面恰能匀速下滑，在滑块从斜面顶端下滑到低端的工程中

A、重力对滑块所做的功等于mgh B、滑块克服阻力所做的功等于mgh

C、合外力对滑块所做的功等于mgh D、合外力对滑块所做的功为零

5、物体从高为H处自由落下，当它的动能和势能相等时，物体离地面的高度h和它的瞬时速度的大小v为：

A、h =21H，v =gH B、h =43H，v =gH6

C、h =21H，v =gH2 D、h =41H，v =gH2

6、一个原长为L的轻质弹簧竖直悬挂着。今将一质量为m的物体挂在弹簧的下端，用手托住物体将它缓慢放下，并使物体最终静止在平衡位置。在此过程中，系统的重力势能减少，而弹性势能增加，以下说法正确的是 2 A、减少的重力势能大于增加的弹性势能 B、减少的重力势能等于增加的弹性势能

学而思网校

1 7.8 机械能守恒定律 同步练习题解析（人教版必修2）

1．质量为m的物体以速度v0离开桌面，如图所示。当它经过A点时，所具有的机械能是（以桌面为零势能面，不计空气阻力）（ ）。

A．2012mvmgh

B．2012mvmgh

C．201()2mvmgHh

D．2012mv

2．质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下运动h高度，下列说法中正确的是（ ）。

A．物体的重力势能减少2mgh

B．物体的机械能保持不变

C．物体的动能增加2mgh

D．物体的机械能增加mgh

3．在足球比赛中，甲队队员在乙队禁区附近主罚定位球，并将球从球门右上角贴着球门射入，如图所示。已知球门高度为h，足球飞入球门时的速度为v，足球质量为m，不计空气阻力和足球大小，则该队员将足球踢出时对足球做的功为（ ）。

A．212mv B．212mghmv

C．mgh D．212mvmgh

4．如图所示，m1>m2，滑轮光滑且质量不计，空气阻力不计。开始用手托着m1，手移开后，在m1下降一定距离d的过程中，下列说法正确的是（ ）。

学而思网校

2 A．m1的机械能增加

B．m2的机械能增加

C．m1和m2的总机械能增加

D．m1和m2的总机械能不变

5．如图所示，一小球自A点由静止开始自由下落，到达B点时与弹簧接触，到达C点时弹簧被压缩至最短。若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由A至B到C的运动过程中（ ）。

A．小球的机械能守恒

B．小球在B点时动能最大

C．小球由B到C加速度先减小后增大

D．小球由B到C的过程中，动能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

6．如图所示，总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮，开始时底端相齐，当略有扰动时其一端下落，则铁链刚脱离滑轮的瞬间的速度为多大？