高一物理 验证机械能守恒定律精品课件 新人教版
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人教版高中物理必修第二册：实验：验证机械能守恒定律【精品课件】
甲
乙
2.在“用自由落体法验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所接交流
电频率为50 Hz，当地重力加速度g取9.8 m/s2。实验选用重锤质量为m，O是
打下的第1点，从所打纸带中选择一条合适的纸带如图所示。
（1）此纸带第1、2点间的距离接近 2 mm （结果取1位有效数字）。
（2）纸带上连续的点A、B、C、D至第1点O的距离如图所示，则重锤从O运
+mgh = +mgh
2
1
2.计算重物在某两点间的动能变化和势能变化是否满足
− =mgh1-mgh2
案例1研究自由下落物体的机械能
实验器材：打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁
架台(带铁夹)、导线两根．
实验装置：
实验步骤：
(2)滑块下滑过程中不可避免地要克服阻力做功,从而导致动能的变化量略小于对应的
重力势能的变化量。
注意事项：
(1)气垫导轨的轨面不许敲、碰,如果有灰尘污物,可用棉球蘸酒精擦净。
(2)适当增大两个光电门之间的距离。
(3)滑块内表面光洁度很高,严防划伤,更不容许掉在地上。
(4)实验时保持气垫导轨的气流通畅,只有气轨喷气,才可将滑块放在气轨上面;实验完
1 2 (2−1)
1 2
=
ℎ，所以
2
1+2
2
g=9.7 m/s2。
− ℎ图像的斜率为
，整理也得到
(2−1)
5.82
，
即有
=
1+2
2 1.20
m/s 2 ， Байду номын сангаас得
人教版高一物理必修第二册机械能守恒定律(共18张PPT)
（2）他所能到达的最大离地高度为多少（场地足够高）？
（3）若从B高台开始下滑，为能到达A高台，此人下滑的最小速度为多少？
课堂练习
1.(多选)下列过程中，在不计空气阻力的情况下机械能守恒 的是( ) A.物体做自由落体运动 B.用轻绳系一小球，给小球一初速度，使小球以另一端为 圆心，在竖直面内做圆周运动，小球在做圆周运动的过程 中 C.自由下落的炸弹在空中爆炸 D.物体以一定的初速度冲上光滑的斜面
第八章 第四节 机械能守恒定律
前面我们学习了重力势能、弹性势能和动能，它们分 别有怎样的特点？与做功分别有怎样的关系？
[情境展示] 图片中展示的各种运动过程，是什么力做功？有哪些
能量参与了转化？
小孩荡秋千
瀑布
蹦极
蹦床
一、动能与势能的相互转化
1.机械能概念：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。 机械能包括动能、重力势能和弹性势能。通过做功，机 械能可以从一种形式转化为另一种形式。 2.计算公式：E=Ek+Ep 3.机械能是标量 4.具有相对性(需要设定零势能面)
二、追寻守恒量
钢球用细线悬起，请一个同学靠近将钢球拉至同学鼻子处释放， 摆回时，观察钢球所能达到的高度。将小钢球换成塑料球再做， 观察现象。
钢球所能达到的高度与初始高度基本相同， 说明什么问题？
二、追寻守恒量 DIS实验
三、机械能守恒定律
请以物体沿光滑曲面滑下为例，推导动能与势能 的相互转化是否存在某种定量的关系。
[例题2]质量为25kg的小孩坐在秋千上，小孩离栓绳子的横梁2.5m，如果秋千摆
与其当一辈子乌鸦，莫如当一次鹰。
到最高点时，绳子与竖直方向的夹角是60°，当秋千板摆到最低点时（不计空气 由静止释放到最低点，弹簧的长度也等于L(在弹性限度内)，这时A、B两球在最低点的速度分别为vA和vB，则( )
（3）若从B高台开始下滑，为能到达A高台，此人下滑的最小速度为多少？
课堂练习
1.(多选)下列过程中，在不计空气阻力的情况下机械能守恒 的是( ) A.物体做自由落体运动 B.用轻绳系一小球，给小球一初速度，使小球以另一端为 圆心，在竖直面内做圆周运动，小球在做圆周运动的过程 中 C.自由下落的炸弹在空中爆炸 D.物体以一定的初速度冲上光滑的斜面
第八章 第四节 机械能守恒定律
前面我们学习了重力势能、弹性势能和动能，它们分 别有怎样的特点？与做功分别有怎样的关系？
[情境展示] 图片中展示的各种运动过程，是什么力做功？有哪些
能量参与了转化？
小孩荡秋千
瀑布
蹦极
蹦床
一、动能与势能的相互转化
1.机械能概念：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。 机械能包括动能、重力势能和弹性势能。通过做功，机 械能可以从一种形式转化为另一种形式。 2.计算公式：E=Ek+Ep 3.机械能是标量 4.具有相对性(需要设定零势能面)
二、追寻守恒量
钢球用细线悬起，请一个同学靠近将钢球拉至同学鼻子处释放， 摆回时，观察钢球所能达到的高度。将小钢球换成塑料球再做， 观察现象。
钢球所能达到的高度与初始高度基本相同， 说明什么问题？
二、追寻守恒量 DIS实验
三、机械能守恒定律
请以物体沿光滑曲面滑下为例，推导动能与势能 的相互转化是否存在某种定量的关系。
[例题2]质量为25kg的小孩坐在秋千上，小孩离栓绳子的横梁2.5m，如果秋千摆
与其当一辈子乌鸦，莫如当一次鹰。
到最高点时，绳子与竖直方向的夹角是60°，当秋千板摆到最低点时（不计空气 由静止释放到最低点，弹簧的长度也等于L(在弹性限度内)，这时A、B两球在最低点的速度分别为vA和vB，则( )
新人教版高中物理必修一第一章第三节机械能守恒定律(ppt38张)
vs1s2 2s 2v1v2 t1t2 s s v1v2 v1 v2
根据x-t图像描述质点的运动情况：
a线：0时刻，质点在
x/m
x0=10 m处， 沿正方向
30
a b 做匀速直线运动。
20
b线： 1s末，质点在
10
0
t/s
x0= 0位置，沿正方向 做匀速直线运动。
123
O 10 20 30 40
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021 9:20:15 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/182021/3/182021/3/18Mar-2118-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/182021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
(1)、任一时刻所对应的 瞬时速度
(2)、任意一段时间间隔 内的位移。
t/s
0
5 10 15
（图中阴影面积的大小表示作匀加速直 线运动的物体在5～10秒间隔内的位移 ）
例题：
V/(m/s)
A
如图A、B两个物体由同
一地点沿相同方向做直线 20
运动的V—t图，由图可知
ABD
10
B
A、AB同时出发 B、第5s末A、B速度相 等 C、第5s末A、B相遇 D、第10s末A、B相遇
不是
平均速度=位移/时间 平均速率=路程/时间
在单向直线运动中
根据x-t图像描述质点的运动情况：
a线：0时刻，质点在
x/m
x0=10 m处， 沿正方向
30
a b 做匀速直线运动。
20
b线： 1s末，质点在
10
0
t/s
x0= 0位置，沿正方向 做匀速直线运动。
123
O 10 20 30 40
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021 9:20:15 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/182021/3/182021/3/18Mar-2118-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/182021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
(1)、任一时刻所对应的 瞬时速度
(2)、任意一段时间间隔 内的位移。
t/s
0
5 10 15
（图中阴影面积的大小表示作匀加速直 线运动的物体在5～10秒间隔内的位移 ）
例题：
V/(m/s)
A
如图A、B两个物体由同
一地点沿相同方向做直线 20
运动的V—t图，由图可知
ABD
10
B
A、AB同时出发 B、第5s末A、B速度相 等 C、第5s末A、B相遇 D、第10s末A、B相遇
不是
平均速度=位移/时间 平均速率=路程/时间
在单向直线运动中
人教版(新教材)高中物理必修2：第5节 实验：验证机械能守恒定律ppt课件
解析 (1)该实验是验证机械能守恒定律的实验。因为我们知道自由落体运动只 受重力，机械能就守恒。如果把物体的运动看成自由落体运动，再运用自由落 体的规律求解速度，那么就不需要验证，其中A、B、C三项都是运用了自由落 体的运动规律求解的，故A、B、C错误，D正确。 (2)利用匀变速直线运动的规律得，打点4的速度
方案一：利用起始点和第 n 点计算，代入 ghn 和12v2n，如果在实验误差允许的范围内，
ghn＝12v2n，则验证了机械能守恒定律。
方案二：任取两点计算。 先任取两点 A、B 测出 hAB，算出 ghAB。 再算出12v2B－12v2A的值。 如果在实验误差允许的范围内，ghAB＝12v2B－12v2A，则验证了机械能守恒定律。 方案三：图像法。从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度 h， 并计算各点速度的平方 v2，然后以12v2 为纵轴，以 h 为横轴，绘出12v2－h 图线，若 是一条过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒定律。
小。
探究1 科学探究之实验操作及结果分析
【例1】 在利用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，实验装置如图甲 所示。
甲
(1)需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度 v 和下落高度 h。某小组的 同学利用实验得到了所需纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是________； A.用刻度尺测出物体下落的高度 h，并测出下落时间 t，通过 v＝gt 计算出瞬时速度 v； B.用刻度尺测出物体下落的高度 h，并通过 v＝ 2gh，计算出瞬时速度 v； C.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前、后相邻两点间的平 均速度，计算出瞬时速度 v，并通过 h＝2vg2计算出高度 h； D.用刻度尺测出物体下落的高度 h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度， 等于这点前、后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度 v。
人教版高一物理必修二7.8《机械能守恒定律》课件(共33张ppt)
m A v= 10m/s h=10m
E=Ek+Ep =300J
2020/5/16
7
探究二：机械能之间的互相转化
2020/5/16
8
极 限 运 动 蹦 极
2020/5/16
9
08
奥 运 蹦 床 冠 军 何 雯 娜
2020/5/16
10
二、机械能之间可以互相转化
1、重力势能和动能之间可以互相转化
为L，最大偏角为θ。 L
小球运动到最底位
置时的速度是多大？ F
A
L·cosθ C
L Lcos
L(1 cos )
h
G
O
2020/5/16
28
L cos
解： 以最低点为零势能面
A
最高点的A机械能为 E1 mgL(1 cos )
C h
O
最低点的O机械能为
E2
1 2
mv
2
L(1 cos )
只有重力做功，机 械能守恒，得：
mgh1
1 2
mv12
mgh2
1 2
mv22
守恒式
注意零势面选取
（2）物体（或系统）减少的势能等于物 体（或系统） 增加的动能
EP减 EK增
转化式
关注初、末状态动能和 势能的变化量
2020/5/16
16
3、机械能守恒定律成立条件的理解
(1)系统内，只有重力和弹簧弹力做 功.（除重力和弹簧弹力以外的力不做 功或做功的代数和为零）
WG
1 2
mv22
1 2
mv12
由重力做功与重 力势能的关系得
WG mgh1 mgh2
由以上两式得
新教材《机械能守恒定律》PPT精美版人教版1
(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是_A_D__B_C_E__F(填写步骤 前面的字母)．
A．将打点计时器竖直安装在铁架台上 B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落 C．取下纸带，更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验 D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用 手提着纸带
E．选择一条纸带，用刻度尺测出重物下落的高度 h1、h2、h 3、…、hn，计算出对应的瞬时速度 v1、v2、v3、…、vn
_____点__1__到__点__3__之__间__的___________________________、 ___距__离___h_13___点___5_到__点___7_之__间__的__距__离___h_5_7 _____________，必 须计算出的物理量为打__下__点___2_时___纸__带__的__瞬__时__速__度__v_2__________、 打__下__点__6__时__纸__带__的__瞬__时__速__度__v，6 验证的表达式为_m__g_h_26_＝__12．mv26－12mv22
(2)实验操作顺序为 ADBCEF.
变式训练 1
利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要 测量重物由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度 v 和下落高 度 h，某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案．
A．用刻度尺测出重物下落高度 h，并测出下落时间 t，通过 v＝gt 计算出瞬时速度 v.
度，测算出瞬时速度 v.
(1)以上方案中只有一种最合理，最合理的是__D______．(填 入上述方案相应的字母)
(2)要使该实验误差尽量小，下列注意点正确的是__A__B___ _．(填入相应的字母)
A．使ห้องสมุดไป่ตู้物的质量越大越好，但悬挂时不能拉断纸带 B．选用电火花计时器比电磁打点计时器更好，可减小阻力 的影响
《机械能及其守恒定律(探究弹性势能的表达式)》人教版必修高一物理精选PPT课件
巩固练习 4、已知物体质量为m，用一劲度系数为k的弹簧将 其缓慢的拉离地面h高处，则拉力做的功为多少？
x
W拉 Ep E弹
h
练习 多项
关于弹性势能，下列说法中正确的是：
A、任何发生弹性形变的物体都具有弹
性势能
B、任何具有弹性势能的物体，都一定
是发生了弹性形变
C、物体只要发生形变就一定有弹性势
能
二、探究弹性势能的表达式
2、弹簧的弹性势能与弹力所做的功有什么关系？（类 比、进一步建构功能关系思想）
弹力做功引起弹性势能发生变化
a 、弹力做负功 b 、弹力做正功
弹性势能增加 弹性势能减小
功是能量转换的量度
二、探究弹性势能的表达式
功是能量转化的量度，拉力对弹簧做 功会引起弹簧的弹性势能的变化。
W弹 =－Ep
1 2
kx12
1 2
kx22
例1
一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球
从弹簧的正上方高为h的地方自由下落
到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以
后小球最终在弹簧上静止于某一点A处。
分析弹簧的弹性势能与小球动能的变化 情况
例2
如图所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、 越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。
t
v
v
t
oo
t
微元法
弹力做功的计算方法
F
F
o
lo
l
F
F
klolo来自l l1在F
l
图象中： W
S面积
k 2
l
l
4、弹簧的弹性势能的表达式
说明：
E弹
1 2
kx2
人教版高一物理必修2：7.9实验：验证机械能守恒定律(共22张PPT)
为什么图象 通过原点？
gh
=
1 2
v
2
1 2
v
2
0
该图象的 斜率表示
什么？
h
优质课件优秀课件课件公开课免费课 件下载 免费ppt 下载人 教版高 一物理 必修2 ：7.9实 验：验 证机械 能守恒 定律( 共22张P PT)
优质课件优秀课件课件公开课免费课 件下载 免费ppt 下载人 教版高 一物理 必修2 ：7.9实 验：验 证机械 能守恒 定律( 共22张P PT)
接通电源，再松开纸带，让 重物自由下落。
3、更换纸带，重复几次。
45、、选比择较合12适mv的n2和纸m带gh，n 处理是数否据相。等计算vn及对应动能
优质课件优秀课件课件公开课免费课 件下载 免费ppt 下载人 教版高 一物理 必修2 ：7.9实 验：验 证机械 能守恒 定律( 共22张P PT)
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问题导学4'
h
纸带上的第一个点为计时起点0 （起始点的速度应
该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸 带刚开始下落）。
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。 可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?
A
Δh
B
我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA 和EB。若以点B为0 势能点，则有：
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开始下落起至B点重锤的重力势能减小了 6.88J ,由
此可得结论 在误差允许范围内动能的增加量
.
等于重力势能的减小量
OA B
62.99 70.18
C
77.7精6选ppt
D
85.73
cm
（3）根据纸带给出的相关各点的速度v，量出下落 距离h，则以v2/2为纵轴，以h为横轴作出图像应是下 图中的 C .
验证机械能守恒定律
精选ppt
实验目的: 验证机械能守恒定律。
当物体实自验由原下理落: 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：mgh 1 mv2
2
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， 实验装置如图所示。
计时器记录下滑已知滑块（含遮光板）质量
为M、钩码质量为m、两光电门间距为s、遮光板宽度
为L、当地的重力加速度为g。
显示屏
遮光板
光电门1
光电门2
00.0
滑块
ab
光电门 甲 光电计时器 气垫精导选p轨pt
乙
（1）用游标卡尺测量遮光板宽度，刻度如图丙所
测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的
相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1，
由公式
vn
sn
sn1 2T
，或由
vn
dn1 dn1 2T
算出,如图所示。 O
n
dn-1
sn
d精选nppt dn+1
sn+1
实验器材: 铁架台（带铁夹），打点计时器，学生电源，导线，
带铁夹的重缍，纸带，米尺。 实验步骤:
精选ppt
例1．用落体法验证机械能守恒定律的实验中
（1）运用公式 mgh 1 mv2 时对实验条件的要求是
① 不计阻力
2
；②
物体自由下落
．
（2）若实验中所用重锤的质量为m=1kg，打点纸
带如图所示，图中分别标出了点A、B、C、D到第一
个点O点的距离, 且打点间隔为0.02s，则记录B点时，
重锤的速度vB= 3.69m/s ,重锤的动能Ek= 6.82J ,从
AB
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；
④绳子的长度。
精选ppt
（2）为提高实验结果的准确程度。某小组同学对此实 验提出如下建议： ①绳的质量要轻； ②在“轻质绳”的前提下绳子越长越好； ③尽量保证物块沿竖直方向运动，不要摇晃； ④两个物块的质量之差要尽可能小。 以上建议中对提高准确程度确实有作用的是__①__③___。 （3）写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程 度有益的建议： __例__如__：__对__同__一__高__度__多__次__测__量__求__平__均__值__、__选__取__受__力__后___ __伸__长__尽__量__小__的__绳__子__等__，___。
实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图所示，把第一
个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测
量的点。经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离
分 别 为 62.99cm 、 70.18cm 、 77.76cm 、 85.73cm 。 根
据以上数据,可知重物由O点运动到C点，重力势能的
减少量等于 7.J8,动能的增加量等于
2mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后
各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度
h1、h2、h3……。
6．应用公式
vn
hn1 hn1 2T
计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……。
7．计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量 1/2mvn2，进行比较。
精选ppt
注意事项: 1．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一 竖直线上，以减小摩擦阻力。 2．选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的 纸带。 3．因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要 测量重锤的质量。
J7。.6（取2
位有效数字）
O
AB
C
D
精选ppt
例3、如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和 B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞ m2。现要利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）若选定物块A从静止开始下落的过程
进行测量,则需测量的物理量有 ①__②__或__①__③__，。
①物块的质量m1、m2；
示，读数为____5_.7_0____mm；
（2）计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度
的表达式为：(用题中给定字母表示)
L
L
v1＝______t_1 ____、 v2 ＝_____t 2______；
（3）本实验中，用题中给定字母表示验证机械能守恒
的表达式为
。01 2
mgs
1 2
M
m
L t2
1．按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导 线把打点计时器与学生电源连接好。
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，竖直提起纸带使 重锤停靠在打点计时器附近，纸带上端用夹 子夹住。
3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。
4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。
精选ppt
5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近
v2
v2
2
2
v2
v2
2
2
h
h
h
h
0A
0B
0C
0D
精选ppt
例2.（1）在用打点计时器验证物体自由下落过程
中机械能守恒实验里，以下哪些必要的？请把它们选
出来，并将它们的字母代号按操作顺序填在后面横线
空白处：
EBCA
。
A．断开电源，取下纸带进行测量、记录
B．将纸带固定在重锤上, 并把它穿过打点计时器,
提升到一定高度
C．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放纸带
上重锤自由下落
D．用天平测出的重锤的质量
E．把打点计时器固定在支架上，并接在交流低
压电源两端
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（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知
打点计时器所用的电源的频率为50Hz，查得当地的
重力加速度为10m/s2，实验所用的重物质量为1.0kg，
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例4、与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究
物体运动情况时的常用计时仪器，如图甲所示，a、b
分别是光电门的激光发射和接收装置。
现利用如图乙所示的装置验证机械能守恒定律。方法
是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的
气垫导轨上，通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连
接好1、2两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电