人教版(2019)高中物理必修第二册课件：8.4-8.5 机械能守恒定律、实验 (共25张PPT)

小试牛刀
[多选]下列实例中，机械能守恒的是 (BF)
A. 气球匀速上升. B. 物体沿光滑斜面自由下滑 C. 物体在竖直面内做匀速圆周运动 D. 汽车沿斜坡匀速向下行驶 E. 在空中飘落的树叶 F. 做平抛运动的铅球 G. 沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块 H. 被起重机拉着向上做匀速运动的货物
例题精讲
机械能的解题步骤
➢ 选取研究对象 ➢ 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． ➢ 恰当地选取参考平面，确定研究对象 在过程的初末时刻的机械能． ➢ 根据机械能守恒定律列方程，进行求 解．
小试牛刀
如图所示，质量为m的物体，以某一初速度v0从A点 向下在光滑的轨道中运动。不计空气阻力，若物体 通过B点时的速度为3 ，求： (1)物体在A点时的速度; (2)物体离开C点后还能上升的高度。
追寻守恒量
hA
伽利略理想斜面实 验（斜面均光滑）
Bh
小球好像“记得” 自己起始的高度，然
后重复前面的运动
追寻守恒量
此消彼长，此过程有 什么量是不变的？
hA
Bh
左边滚下时：球重力势能减小（高度降低） 的同时，动能增加（速度在增加）； 右边滚上时：球重力势能增加（高度降低） 的同时，动能减小（速度在增加）；
mgh2
令E
1 2
mv2
mgh
则 E1 E2
小结：重力做功，动能与重力势能 互相转化时，总的机械能保持不变.
试一试：物体从位 置B沿光滑曲面上升 到位置A，上式是否
成立？
若曲面有摩擦， 上式是否成立？
机械能守恒
机械能守恒定律：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。

的研究方法。 [情感、态度与价值观] 通过亲自实践，培养学生观察和实践能力，培养学
生实事求是的态度和正确的科学观。
四、重点难点
重点：实验方案的设计，实验数据的采集与处理。 难点：验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小
实验误差的方法。
五、教法、学法
教法： 1、类比、迁移法：类比以往学过的处理问题的方法，
二、学情分析
学生在次之前已做过较多的物理实验，多 次使用过打点计时器，对纸带的处理方法 并不陌生，具有一定的实验操作能力和数 据处理能力。学生可能遇到的困难是怎样 根据实验目的来设计合理的实验方案以及 如何由实验方案来选择合适的实验器材。
三、教学目标
[知识与技能] 理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物
交流电源、铁架台（带铁夹）、毫米刻
度尺
1、自主交流合作 设计方案
明确实验目的和原理 设置实验情境 选用实验器材 拟定实验方案 根据以上几个方面，学生分组讨论进行
实验方案设计。然后师生对比分析，确 定方案。
2、分组实验 采集数据
根据讨论结果进行分组实验，学生4人一组进 行实验，完成实验操作，记录实验数据
实验：验证机械能守恒定律
一、课标、教材分析
课标要求：通过实验，验证机械能守恒定律。 这就强调了体验验证过程的重要性，注重了 对学生科学探究能力的培养。
教材分析： 学生通过上一节的学习，已经理解了机械能
守恒定律的内容，本节内容的主要目的是给 学生增加实验探究与体验的机会，培养学生 实验探究的能力，提高学生理论联系实际的 水平。
进行知识迁移，便于学生理解、掌握知识。 2、问题驱动法：通过问题形成认知冲突，思考中提
炼方法，讨论中反思优化，进而构建新知；再由新 的问题驱动下一轮探究。

项目
机械能守恒定律
动能定理
表达式
E1=E2
ΔEk=-ΔEp
ΔEA=-ΔEB
W=ΔEk
重力或弹力做功的过程是动能与势 合力对物体做的功是动能变
物理意义
能转化的过程
化的量度
应用范围
只有重力或弹力做功
无条件限制
守恒的条件和初末状态机械能的形
关注角度
动能的变化及合力做功情况
式及大小
【例1】 下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、
能可以从一种形式转化成另一种形式。
情景1
一个小球在真空中做自由落体运动，另一
个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开
始下落。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，重力做的功相等吗？重
力势能的变化相等吗？动能的变化相等吗？
重力势能各转化成什么形式的能？
情景2：动能和势能的相互转化是否存在某种定量关系？
2
2
【结论】只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的
机械能保持不变。
情景3：同样可以证明只有弹力做功的系理： W弹 mvB mvA
2
2
功能关系：
W弹 Ep A Ep B
光滑平面
原长 2
1
x
1
1
2
2
Ep

mv

Ep

mv
A
A
B
B
联立变形：
结论：h'＝h，且与β
角的大小无关。
后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个
量叫做能量或能。
能量概念的引入是科学前辈们

课外拓展
（1）从纸带上打下计数点5时的速度v=__2_.4__m/s；
（2）从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能
的增量△Ek=__0_.5_8__J，系统势能的减少量△EP=__0_.6_0__J ；
（当地的重力加速度g取10m／s2）
（3）若某同学作出
1 2
v2—h图象如图所示，则当地的重力加
在距离O点较近处选择几个连续的计数点，并计算出各点的速度值
E.测出各计数点到O 点的距离，即得到重锤的下落高度
F.计算出mghn和
1 2
mvn2，看两者是否相等
五、【应用规律，反思改进】
在以上步骤中，不必要的步骤是____A____； 有错误或不妥的步骤是____B_C__D_F_____。（填写代表字母） 更正情况是： ①_B__中__手__应__抓___住__纸__带__末___端__，__让__重___锤__尽__量__靠___近__打__点__计__时___器__； ②_C__中__应__先___接__通__电__源___，__再__松__开___纸__带______________________； ③_D__中__应___选__取__离__O__点__较__远___的__点___________________________；
重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v，
计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能
1 2
mv2 ，然后进
行比较，如果两者相等或近似相等，即可验证重物自由下落
过程中机械能守恒。请根据实验原理和步骤完成下列问题：
五、【应用规律，反思改进】
(1)关于上述实验，下列说法中正确的是____B_C___. A.重物最好选择密度较小的木块 B.重物的质量可以不测量 C.实验中应先接通电源，后释放纸带 D.可以利用公式 v＝ 2gh来求解瞬时速度