人教版高中物理必修二 （实验验证机械能守恒定律）机械能守恒定律新课件

第5节

实验：验证机械能守恒定律

1.验证机械能守恒定律．2.熟悉瞬时速度的测量方法．3.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因．学习目标1、什么叫机械能守恒？2、机械能守恒的条件是什么？3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？

4、如何推导机械能守恒的表达式？复习回顾验证机械能守恒定律借助自由落体运动2A2B2121mvmvmgΔh-=

要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？如何测量这些物理量？重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、天平、毫米刻度尺1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？

我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。2、安装打点计时器时，应注意什么问题？计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。3、这样做的目的是什么?减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算．4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？先通电源，再释放纸带5、释放纸带时应注意什么问题？

释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。①用天平测量重物的质量②按照如图所示装置安装打点计时器③将纸带穿过计时器，下端与重物相连④接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带⑤及时切断电源，取下纸带，标上纸带号⑥更换纸带，重复以上步骤⑦整理器材，使器材复位讨论：如何选取纸带上的两点作为我们研究过程的起点和终点？7113

注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰，且是放手时打下的第一个点。1234通过本实验，我们可以得到的结论是：2023/9/28图象法处理数据0hv

212gh

=v

212该图象的斜率表示什么？为什么图象通过原点？

因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量2023/9/28题组一实验操作及步骤常考题型BCAB实验操作注意事项（1）安装打点计时器时要使打点计时器的两限位孔在同一竖直平面内，手提纸带上端使纸带沿竖直方向，以减小纸带与限位孔的摩擦。（2）重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体，以减小空气阻力的影响。（3）释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。（4）应先接通电源，再松开纸带让重物下落。（5）选用点迹清晰的纸带进行测量。待打点稳定后再释放纸带左C

左右两边式子均有质量m，可以约去，没有必要用天平测重物的质量在验证机械能守恒时，D应先接通电源，题组二纸带分析和数据处理C0.790.310.32题组三实验创新

能

摆锤遇到挡板之后小铁块的水平位移x和竖直下落的高度h

谢谢！拓展课变力做功和机车的启动

拓展点一变力做功的计算 W＝Flcosα，此公式中F为恒力，如果物体受到变力作用，变力做的功可按下列方法进行计算：1.化变力为恒力 (1)分段法：力在全程是变力，但在每一个阶段是恒力，这样就可以先计算每个阶段的功，再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功。(3)微元法：当力的大小不变，力的方向时刻与速度同向(或反向)时，把物体的运动过程分为很多小段，这样每一小段可以看成直线，先求力在每一小段上的功，再求和即可。例如，滑动摩擦力、空气阻力总与物体相对运动的方向相反，可把运动过程细分，其中每一小段都是恒力做功，整个运动过程中所做的总功是各个阶段所做功的和，即力与路程的乘积。例如：质量为m的木块在水平面内做圆周运动，运动一周克服摩擦力做功WFf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR。2.图像法(1)若作用在物体上的力只是大小变化，而方向始终与位移在同一直线上，外力做功就不能用矩形表示。不过可以将位移划分为等距的小段，当每一小段足够小时，力的变化很小，就可以认为是恒定的，该段内所做功的大小即为此小段对应的小矩形的面积，整个过程外力做功的大小就等于所有小矩形面积之和，如图甲所示。(2)如图乙所示，l轴上方的“面积”表示力对物体做正功的多少，用正数表示，l轴下方的“面积”表示力对物体做负功的多少，用负数表示。总功为上、下两“面积”的代数和。[试题案例][例1]

如图所示，摆球质量为m，悬线的长为l，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球运动过程中空气阻力Ff的大小不变，求摆球从A运动到竖直位置B时，重力mg、绳的拉力FT、空气阻力Ff各做了多少功？【思路点拨】解析因为拉力FT在运动过程中，始终与运动方向垂直，故不做功，即WFT＝0。重力在整个运动过程中大小、方向始终不变，重力的方向竖直向下，小球的位移在竖直方向上的投影OB＝l，所以WG＝mgl。[例2]

一物体所受的力F随位移l变化的图像如图所示，在这一过程中，力F对物体做的功为(

)A.3J

B.6J

C.7J

D.8J解析力F对物体做的功等于l轴上方梯形“面积”所表示的正功与l轴下方三角形“面积”所表示的负功的代数和。所以力F对物体做的功为W＝7J－1J＝6J，故选项B正确。答案B[针对训练1]

如图所示，是一个物体受到的力F与位移l的关系图像，由图像求力F在6m内对物体所做的功。解析F－l图线与横轴所围图形的“面积”表示F做的功。0～2m：W1＝20J。2～5m：W2＝－60J。5～6m：W3＝20J。故整个过程W＝W1＋W2＋W3＝－20J。答案－20J拓展点二机车的两种启动方式1.机车以恒定功率启动这一启动过程的v－t关系图像如图所示：2.机车以恒定加速度启动这一启动过程的v－t关系图像如图所示：[试题案例][例3]

在平直路面上运动的汽车的额定功率为60kW，若其总质量为5t，在水平路面上所受的阻力为5×103N。 (1)求汽车所能达到的最大速度；最大速度的条件是牵引力的大小等于阻力的大小。(2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程能维持多长时间？匀加速运动的“收尾”条件：P＝P额，此时的速度为匀加速运动的最大速度。(3)若汽车以额定功率启动，则汽车车速v′＝2m/s时其加速度为多大？解析(1)当汽车速度达到最大时，牵引力F＝Ff，(3)当汽车以额定功率启动达到2m/s的速度时，牵引力答案(1)12m/s

(2)16s

(3)5m/s2[针对训练2]

某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v－t图像，如图所示(除2～10s内的图像为曲线外，其余时间段内图像均为直线)。已知小车运动的过程中，2～14s内小车的功率保持不变，在14s末停止遥控而让小车自由滑行。小车的质量为1kg，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。求：(1)小车所受到的阻力大小及0～2s内小车电动机提供的牵引力大小；(2)小车匀速行驶阶段的功率。由F－F1＝ma1，