2、研究机械能守恒定律
实验：验证机械能守恒定律实验报告
实验：验证机械能守恒定律实验报告实验：验证机械能守恒定律实验报告范文一班级：姓名：座位：[实验目的]1.验证机械能守恒定律。
2.掌握实验数据处理方法，能定性分析误差产生的原因。
[实验原理]当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。
若某一时刻物体下落的瞬时速度为v ，下落高度为h ，则应有：21mg m 2h v =。
借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h 和该时刻的瞬时速度v ，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图1所示。
测定第n 点的瞬时速度的方法是： T 2h -h 1-n 1n n +=v[实验器材]铁架台(带铁夹)、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等。
[实验步骤]1．按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上，并使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
用导线把打点计时器与交流电源连接好。
2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。
3．先接通电源，再松开纸带，让重锤带着纸带自由下落。
4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。
5．在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间的距离接近2mm 的一条纸带，在起始点标上0，再在距离0点较远处开始选取相邻的几个计数点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落的高度h 1、h 2、h 3……6．应用公式T2h -h 1-n 1n n +=v 计算各点对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3……7．计算各点对应的重力势能减少量mgh n 和动能的增加量221n mv ，进行比较，并讨论如何减小误差。
[注意事项]1．打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。
选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响。
2．实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点。
机械能和能量守恒定律的研究与实验
能量守恒定 律公式
数学表达形式
机械能守恒定律的前提条件
无外力做功
封闭系统内部受到的外力 为零 系统内部能量保持恒定
势能只受重力势能 的变化
势能的变化仅与物体的高 度有关 势能转换成动能
能量转化和转移的实例
01 弹簧振子的动能和势能转化
振动系统中的能量变换过程
02 滑块在斜面上的机械能转移
圆周运动中的机械能守恒
动能与势能 之和保持不
变
圆周运动中的机 械能守恒原理
应用广泛
在圆周运动控制 中的应用
实验验证
通过实验验证机 械能守恒定律
弹簧振子与磁铁系统的机械能守恒
能量转移机制
弹簧振子和磁铁系统的能 量转移过程
相互作用
不同系统之间的相互作用 机理
实验结果展示
实验结果清晰展示了机械 能守恒定律的有效性
02 能源储存技术
研究更先进的能源储存技术，提高能量的利 用率
03 智能控制系统
应用智能控制系统提高机械能转换效率
结语
深刻认识能量转换
机械能和能量守恒定律的 研究让我们更深刻地理解 了能量在转换过程中的规 律 能源转换不是单纯的能量 的流动，而是一个复杂的 系统
科学未来展望
通过对机械能和能量守恒 定律的深入研究，将会为 未来科学研究领域带来更 多的启示 新的能源技术和可持续发 展将成为未来的主要方向
● 04
第四章 能量守恒定律在实际 生活中的应用
能源转换与能量 守恒
能源转换是指将一种 形式的能量转换为另 一种形式的过程。这 一过程中，能量不会 被创造或销毁，而是 发生转化。能量守恒 定律指出，在一个孤 立系统中，能量的总 量是恒定的。能源转 换中的能量转化过程 充分体现了能量守恒 定律的作用。
机械能守恒定律的探究实验
机械能守恒定律的探究实验引言：物理学是一门研究物质、能量和相互作用之间关系的科学。
在过去几个世纪里，物理学家通过实验和理论得出了许多定律和规律，这些定律和规律帮助我们解释自然界中发生的各种现象。
本文将重点探究机械能守恒定律，并介绍一项相关的实验。
一、机械能守恒定律的概念：机械能守恒定律是物理学中一个重要的定律，它表明，当一个系统内只有重力和非弹性力做功的情况下，机械能（由动能和势能组成）将保持不变。
这一定律可以以数学方式表示为：E = K + U = 常数，其中E为机械能，K为动能，U为势能。
二、实验准备：1. 实验器材：- 一个光滑的水平台面- 一个刚性小球- 一根绳子- 一个重物（如砝码）- 一个测量高度的尺子- 一个弹簧测力计2. 实验步骤：1. 将平台面放置于水平桌面上，并保持其稳定。
2. 用绳子将小球系于平台上方。
3. 将重物挂在绳子的另一端，使小球离地面一定高度。
4. 测量初始高度h1和初始小球与平台的距离x1。
5. 将小球释放，观察其下落过程，并记录小球离开平台时的高度h2和小球到平台的距离x2。
6. 使用弹簧测力计测量小球下落过程中的拉力，并记录相应的数值。
三、实验过程：1. 实验装置：将小球与重物构成一个简单的系统，小球通过绳子与平台相连接。
平台上的摩擦力可以忽略不计。
2. 实验观察：在实验过程中，我们观察到小球从初始高度开始下落，并在一定高度处离开平台。
在小球离开平台的瞬间，我们同时记录下小球的高度和距离平台的距离，并使用弹簧测力计测量小球下落过程中的拉力。
3. 实验数据处理：根据实验中记录的数据，我们可以计算出小球的动能和势能，并验证机械能守恒定律。
根据机械能守恒定律，系统的机械能保持不变，即小球离开平台时的机械能等于小球开始下落时的机械能，即E1 = E2。
- 动能的计算：根据动能的定义，动能K等于小球的质量m乘以其速度v的平方的一半（K = 1/2mv^2）。
- 势能的计算：对于地球的重力场内，势能U等于小球的质量m乘以重力加速度g乘以其高度h（U = mgh）。
机械能守恒定律的研究
对未来科技发展的启示
机械能守恒定律是物理学中的基本定律之一，它揭示了能量守恒的原理，对于理解自然界的规 律具有重要意义。
机械能守恒定律的应用广泛，如在能源、交通、建筑等领域，对于提高能源利用效率、减少环 境污染等方面具有重要作用。
机械能守恒定律的研究对于未来科技的发展具有启示作用，如在新能源、新材料、人工智能等 领域，需要遵循能量守恒的原理，实现可持续发展。
06 机 械 能 守 恒 定 律 的 意义和价值
Part One
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Part Two
机械能守恒定律的 起源
历史背景
发展历程：18世纪，法国科 学家拉格朗日对机械能守恒 定律进行了深入研究
机械能守恒定律的提出：17 世纪末，牛顿提出了机械能 守恒定律
验证实验：19世纪，英国科 学家焦耳通过实验验证了机
持
Part Three
机械能守恒定律的 原理
动能和势能转换
机械能守恒定律：在一个封闭系统中，动能和势能可以相互转换，但总能量保持不变。
动能：物体由于其状态和位置而具有的能量，与物体的质量和速度有关。
势能：物体由于其状态和位置而具有的能量，与物体的质量和位置有关。
转换过程：当一个物体在重力作用下下落时，它的势能转化为动能；当一个物体被压 缩或拉伸时，它的动能转化为势能。
热力学第二定律：熵增原理，表示在一个自发过程中，系统的熵总是增加的。
热力学第三定律：绝对零度定律，表示在绝对零度时，系统的熵达到最小值。
热力学第四定律：热力学循环，表示在一个热力学过程中，系统的熵增加等于外界对 系统的熵增加。
在电磁学中的应用
电磁感应：机械能转化为电能
电磁波：机械能转化为电磁波 能
实验设计
研究机械能守恒定律
研究机械能守恒定律”教学设计石嘴山三中物理组李丹【教材分析】机械能守恒是自然界重要的守恒现象之一，在自然界以及生产与生活中大量存在。
机械能守恒定律一节的内容与本章的各节内容有紧密的逻辑关系，是全章知识链中重要的一环。
定律的探究建立在前面所学知识的基础上，教材通过“打桩机”工作时的功能关系为背景，通过多个具体实例，先猜测动能和势能的相互转化的关系，后引出对机械能守恒定律及守恒条件的探究，联系重力势能和重力做功及弹性势能与弹力做功的关系的学习，由理论论证到实验探究，逐步深入，得出结论，并通过应用使学生领会定律在解决实际问题时的优越性。
【设计说明】本设计主要针对沪科版教材(公共必修2)《4.2研究机械能守恒定律》的第一课时，力图通过生活实例和理论分析,展示相关情景，激发学生的求知欲，引出对机械能守恒定律的探究,体现从“生活走向物理”的理念,通过建立物理模型,由浅入深进行探究,让学生领会科学的研究方法,并通过“游戏接龙”的方式让学生掌握规律的应用从而巩固知识,并体会物理规律对生活实践的作用，体现了“快乐学习”的新型教育理念和模式。
【教学目的】·知识与技能1、知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化；2、理解机械能守恒定律的内容和适用条件；3、会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题。
·过程与方法1、通过自由落体运动分析重力做功与势能转化及机械能变化；2、学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法；3、初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。
·情感、态度与价值观1、运用机械能守恒定律分析自然界和生活中的现象；2、体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，形成科学价值观。
【教学重点】1、机械能守恒定律的推导与建立，以及机械能守恒定律含义的理解；2、机械能守恒定律的条件和机械能守恒定律的实际应用。
机械能守恒定律
常见形式：轻绳连接、轻杆连接、弹簧连接（物体+弹
簧或物体+弹簧+物体）、叠加。
4、机械能是否守恒的判断方法
（1）用做功来判断：只有重力或系统内弹力做功
（2）用能量转化来判断：对单个物体或者物体系：
只有动能和势能的相互转化而无其他形式能的转化，
则物体系机械能守恒。
5、机械能不守恒的情况：
（1）、除重力和弹力之外的力对物体做功，（如滑动摩
擦力、空气阻力做功做功）物体的机械能不守恒。除重力
和弹力之外的那些力做正功，机械能要增加；除重力和弹
力之外的那些力做负功，机械能要减少，而且增加或减少
的数值，等于除重力和弹力之外的那些力做功的数值，
（2）、绳子在被绷紧的瞬间，物体的机械能不守恒。
物体沿绳子方向的速度突变为零。
机械能守恒定律
机
械
能
动能
+
= 重力势能
+
弹性势能
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、机械能守恒定律的三种表达形式：
（1）守恒的观点： Ek 初 EP初 Ek 末 EP末
即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能与势能之
和
（2）转化的观点：
Ek EP
即动能（势能）的增加量等于势能（动能）的减少量
（3）转移的观点：
E A增 EB减
即A物体机械能的增加量等于B物体机械能的减少量
3、机械能守恒的条件
（1）、单个物体：若
时机械能守恒
（2）、对于物体系：若
系统内弹力
，
则物体和轻绳（轻杆、弹簧）组成的系统机械能守恒，
8验证机械能守恒定律实验报告
8验证机械能守恒定律实验报告实验报告：验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律，通过实验得出结论。
二、实验器材1.平滑水平面2.木块3.弹簧测力计4.测量尺5.直尺6.秤盘7.弹簧三、实验原理机械能守恒定律是描述物体在重力作用下的机械能变化过程的基本定律。
根据机械能守恒定律，在不计摩擦的条件下，物体在运动过程中的重力势能和动能之和保持恒定。
四、实验步骤1.将平滑水平面放在桌面上，确保其表面光滑水平。
2.将弹簧固定在平滑水平面上，使其一端固定在一个固定点上。
3.在弹簧的另一端固定一个木块，并将弹簧拉伸到适当的长度。
4.在木块上放置一个秤盘，将木块推向弹簧的一侧。
5.记录下木块达到最高点的高度，并用测量尺测量出其距离固定点的距离。
6.将木块放置在初始位置，然后再次用测量尺测量出木块的初始高度。
7.重复步骤4-6三次，记录下所有的数据。
五、实验数据记录实验次数，最高点高度（米），初始高度（米）第一次，0.32，0.48第二次，0.30，0.48第三次，0.33，0.48六、实验结果分析根据机械能守恒定律，物体在运动过程中的重力势能和动能之和保持恒定。
在本实验中，木块在达到最高点时，动能为零，因此其机械能仅由重力势能构成。
根据机械能守恒定律可得，木块达到最高点时的重力势能等于木块初始位置的重力势能。
即mgh = mgh'其中，m为木块的质量，g为重力加速度，h为木块达到最高点的高度，h'为木块初始位置的高度。
七、计算根据上述公式，我们可以计算出木块初始位置的高度h'：h'=h*(m/m')其中，m'为木块的质量，m/m'为木块的重力势能比。
在本实验中，取第一次实验的数据进行计算：m = 0.5 kgh=0.32mm' = 0.48 kg因此h'=0.32*(0.5/0.48)=0.333m八、实验结论通过实验数据和计算结果可知，木块达到最高点时的重力势能等于木块初始位置的重力势能。
验证机械能守恒定律的实验结论
验证机械能守恒定律的实验结论引言机械能守恒定律是物理学中的一个重要定律，它指出在一个孤立系统中，机械能的总量保持不变。
为了验证这一定律，我们进行了一系列实验，并得出了以下结论。
实验步骤为了验证机械能守恒定律，我们设计了以下实验步骤：实验器材准备1.弹簧振子2.重物3.摆线器4.计时器实验步骤1.将弹簧挂在支架上，使其自由摆动。
2.将重物系在弹簧下方，使其成为一个简谐振动的系统。
3.记录下重物的质量、弹簧的劲度系数等相关参数。
4.用摆线器测量振子的摆动周期。
5.重复实验多次，记录下不同条件下的周期数据。
数据处理与分析我们根据实验数据进行了详细的数据处理和分析。
数据处理1.将实验数据整理成表格，包括重物质量、弹簧劲度系数和振动周期等数据。
2.计算出每组实验数据的机械能，即重物的动能和弹簧的势能之和。
数据分析1.绘制重物质量与机械能的关系图表。
2.根据图表观察到的规律，分析机械能与重物质量的关系。
实验结果与讨论经过数据处理和分析，我们得出了以下实验结果和讨论。
实验结果1.重物质量越大，机械能越大。
2.重物质量与机械能呈线性关系。
结果讨论根据实验结果，我们可以得出以下结论：1.在这个简谐振动的系统中，机械能守恒定律成立。
2.重物质量的增加导致了机械能的增加，这与机械能守恒定律的预期一致。
结论根据我们的实验结果和讨论，我们可以得出结论：机械能守恒定律在这个简谐振动的系统中成立。
重物质量的增加导致了机械能的增加，验证了机械能守恒定律的有效性。
总结通过这个实验，我们深入研究了机械能守恒定律，并通过实验验证了其有效性。
这个实验不仅加深了我们对机械能守恒定律的理解，也提供了一种验证物理定律的方法。
我们希望通过这个实验的结果，能够为进一步研究和应用机械能守恒定律提供参考和基础。
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例.如图所示，一轻绳跨过定滑轮悬挂质量为mA、 mB的A、B两物块，滑轮的质量以及所有摩擦不计， 已知mB>mA，将它们由静止释放，在两物块运动 过程中，下列说法中正确的是 ( BD )
E = Ek + EP
Q：如何确定机械能？ 研究对象的确定
机械能的确定
动能的确定、 势能的确定
Q：机械能是否会变化？ Q：什么原因造成了机械能的变化？ 讨论
机械能守恒定律
1、内容
在只有重力做功或弹力做功的物体 系统内，系统只发生动能与势能的相互 转化，而总的机械能保持不变。
机械能守恒定律
2、机械能守恒条件
A．B减少的重力势能等于A增加的重力势能 B．B减少的机械能等于A增加的机械能 C．A、B各自的机械能守恒 D．A、B系统的机械能守恒
ห้องสมุดไป่ตู้械能守恒定律:
1. 在只有重力和弹簧的弹力做功的情况下，物体的动能
和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变.
2. 对机械能守恒定律的理解：
（1）系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能.
即 E1 = E2 或 1/2mv12 + mgh1= 1/2mv22 + mgh2 （2）物体（或系统）减少的势能等于物 体（或系统）
增加的动能，反之亦然。
即
-ΔEP = ΔEK
（3）若系统内只有A、B两个物体，则A减少的机械能
ΔEA等于B增加的机械能ΔE B
即
-ΔEA = ΔEB
思考题.如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平
同学们！再见！
面上．其正上方A位置有一个小球．小球从静止开始下
落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力
大小等于重力，在D位置小球速度减小到零．在小球的
整个下降阶段，弹簧未超出弹性限度，不计空气阻
力．则下列说法中正确的是
（ ACD）
A．从A→B过程，小球重力势能的减少量等于 小球动能的增加量 B．从A→C过程，小球重力势能的减少量等于 小球动能的增加量 C．从A→D过程，小球重力势能的减少量等于 弹簧弹性势能的增加量 D．从B→D过程，小球重力势能的减少量小于 弹簧弹性势能的增加量
无锡市辅仁高级中学 章克文
复习回顾
• 本章学习的几种能量形式
重力势能
EP=mgh 弹性势能
EP=1/2 k△l2 动能
EK=1/2 mv2
势能
演示实验
Q： 研究对象在运动过程中具有哪些能量？ Q：它们（动能，势能）是否发生变化？ 动能和势能与研究对象做机械运动的状态有关。 我们把重力势能，弹性势能，动能统称为机械能