单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/8/9 Sunday,#,2024/11/15,第3节能量守恒定律,2023/10/7第3节能量守恒定律,1,教师备课参考,|核心素养养成目标|,物理观念,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.理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件,能应用机械能守恒定律解决实际问题.,3.理解能量守恒定律.,科学思维与科学探究,1.通过实验验证机械能守恒定律,让学生体会守恒观念对认识物理规律的重要性,能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题.,2.通过对生活中能量转化的实例分析,理解能量守恒定律的确切含义,并能应用能量守恒定律解决实际问题.,科学态度与责任,1.学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象,分析问题.,2.通过能量守恒的学习,使学生树立正确的科学观点.,教师备课参考|核心素养养成目标|物理观念,2,|教学重难点|,教学重点,1.机械能守恒定律的实验探究.,2.机械能守恒定律的理解和应用.,教学难点,两个守恒定律的应用.,|教学重难点|教学重点,3,感悟解题规律,探寻基本知识,测评学习效果,感悟解题规律探寻基本知识测评学习效果,4,探寻基本知识,树立物理观念,知识点一,机械能守恒定律,【情境导学】,如图所示,在距地面h高处以初速度v,0,沿水平方向抛出一个物体,不计空气阻力,物体下落过程中经过a,b,c三点时具有的机械能相等吗?,答案:,物体在下落过程中,只有重力做功,机械能守恒,所以在a,b,c三点具有相等的机械能.,探寻基本知识树立物理观念知识点一 机械能守恒定律【情境,5,【知识梳理】,1.机械能,机械能为动能和,之和,其中势能包括重力势能和弹性势能.,2.机械能守恒定律,(1)内容:在只有像,那类力做功的情况下,物体的动能与势能可以,机械能的总量保持,.,【思考判断】,1.合力为零,物体的机械能一定守恒.(),2.合力做功为零,物体的机械能一定守恒.(),3.只有重力做功,物体的机械能一定守恒.(),势能,重力,相互转化,不变,【知识梳理】【思考判断】势能重力相互转化不变 ,6,知识点二,能量守恒定律,【情境导学】,一个叫丹尼斯,李的美国人在美国今日、新闻周刊等全国性报刊上刊登大幅广告,在全美各地表演,展示其号称无需任何能源的发电机.你认为这种发电机能造出来吗?为什么?,答案:,不能制造出来,因为这种发电机违反了能量守恒定律.,知识点二能量守恒定律【情境导学】,7,【知识梳理】,1.内容:,能量既不能凭空产生,也不能凭空,它只能从一种形式,为另一种形式,或从一个物体,到另一个物体,在转化或转移的过程中其,保持不变.,2.意义:,它的发现和应用,为不同学科的沟通与联系提供了桥梁.,【思考判断】,1.自然界中的任何变化过程都满足能量守恒.(),2.永动机不可能制成.(),3.能量守恒过程,外力做功必为零.(),消失,转化,转移,总量,【知识梳理】消失转化转移总量 ,8,要点一,感悟解题规律,培养科学思维,验证机械能守恒定律,要点一感悟解题规律培养科学思维验证机械能守恒定律,9,实验步骤,(1)安装置:按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路.,(2)打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方.先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸带自由落下.,更换纸带重复做35次实验.,(3)选纸带:选点迹清晰的纸带,实验步骤,10,第3节能量守恒定律ppt课件,11,误差分析,产生原因,减小方法,偶然误差,测量及读数不准,(1)测量距离时都必须从点O开始依次测量.,(2)多次测量取平均值.,(3)读数时视线应和刻度线重合,系统误差,因纸带受阻力作用,导致动能增,加量小于势能减少量,(1)使两限位孔在同一竖直线上.,(2)重物质量适当大些体积尽量小些,误差分析产生原因减小方法偶然误差测量及读数不准(1)测量距离,12,第3节能量守恒定律ppt课件,13,【典例1】,在探究,“,动能与重力势能的转化和守恒,”,的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,查得当地的重力加速度g=9.8 m/s,2,某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示,图中O点是打点计时器打出的第一个点,A,B,C,D分别是每打两个点取的计数点.由O点运动到B点时(重物质量为m kg),重物,(1)重力势能的减少量是,J.动能的增加量是,J.,(2)重力势能的减少量,(填,“,略大于,”,或,“,略小于,”,)动能的增加量,原因是,.,(3)根据计算的数据得出的结论:,.,思路探究,(1)相邻两个计数点间的时间间隔是多少?,答案:0.04 s,由于计数点之间有一个计时点.,(2)实验中如何得到某一点的下落的高度和速度?,答案:从起始点开始到分析点的距离是下落的高度;速度用一段时间内的平均速度等于这一段时间内中间时刻的瞬时速度求得.,【典例1】在探究“动能与重力势能的转化和守恒”的实验中,已,14,(2)略大于;由于空气阻力和限位孔的摩擦阻力做功,将部分机械能转化为内能.,(3)从以上计算的数据得出:在实验误差允许的范围内重物减少的重力势能等于其增加的动能.,(2)略大于;由于空气阻力和限位孔的摩擦阻力做功,将部分机械,15,答案:,(1)1.911m1.890m,(2)略大于由于空气阻力和限位孔的摩擦阻力做功,将部分机械能转化为内能,(3)在实验误差允许的范围内重物减少的重力势能等于其增加的动能,即机械能守恒,答案:(1)1.911m1.890m,16,误区警示,误区警示,17,(教师备用),例1-1:,(,2016,北京卷,21,)利用图1装置做,“,验证机械能守恒定律,”,实验.,(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的,.A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量,(教师备用),18,解析:,(1)重物下落过程中,重力势能减少,动能增加,验证机械能守恒时应比较重物下落过程中任意两点间动能变化量与势能变化量大小是否相等,选项A正确.,答案:,(1)A,解析:(1)重物下落过程中,重力势能减少,动能增加,验证机械,19,解析:,(2)电磁打点计时器需要交流电源,测量纸带上点间的距离需要刻度尺,实验中无需知道重物的质量,故选A,B.,答案:,(2)AB,(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是,.A.交流电源B.刻度尺C.天平(含砝码),解析:(2)电磁打点计时器需要交流电源,测量纸带上点间的距离,20,(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图2所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A,B,C,测得它们到起始点O的距离分别为h,A,h,B,h,C,.,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量E,p,=,动能变化量E,k,=,.,(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图2所示的一条纸,21,(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是,.A.利用公式v=gt计算重物速度B.利用公式v=计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响D.没有采用多次实验取平均值的,方法,解析:,(4)实验中由于重物下落不可避免受到阻力作用,因此减少的重力势能大于重物获得的动能,选项C正确.,答案:,(4)C,(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增,22,(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v,2,-h图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断依据是否正确.,答案:,(5)见解析,(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个,23,针对训练1-1,利用气垫导轨探究,“,动能与重力势能的转化和守恒,”,的实验装置示意图如图所示:,(1)实验步骤:,将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,将导轨调至水平;用游标卡尺测量挡光条的宽度l=9.30 mm;,由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=,cm;,将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2;,从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间t,1,和t,2,;,用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.,针对训练1-1 利用气垫导轨探究“动能与重力势能的转化和,24,(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:,滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v,1,=,和v,2,=,.,当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E,k1,=,和E,k2,=,.,在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统重力势能的减少量e,p,=,(重力加速度为g).,(3)如果E,p,=,则可认为重物的动能与重力势能的总和保持不变.,(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:,25,答案:,(1)60.00(59.9660.04均可),mgs,(3)E,k2,-E,k1,答案:(1)60.00(59.9660.04均可)mg,26,要点二,机械能守恒定律的理解及应用,1.机械能守恒的条件,(1)做功特点:只有重力和系统内的弹力做功,无其他力做功.,(2)能量转化特点:只有系统内的动能和势能相互转化,无其他形式的能量参与转化.,2.机械能是否守恒的判断方法,(1)从机械能的定义判定:机械能是物体的动能与势能的总和.若某过程中任何位置、任何时刻,动能与势能的总量保持不变,机械能守恒.,(2)从分析受力及各力的做功情况判定:对单个物体判断机械能守恒时,看是否只有重力做功,若并非只受重力,看其他力是否做功.,要点二机械能守恒定律的理解及应用 1.机械能守恒的条件,27,(3)对包括弹簧在内的物体组成的系统判断机械能守恒时,看是否只有重力或弹力做功,若有其他外力或内部摩擦力做功,则系统机械能不守恒.看是否只有动能和势能之间的转化.,3.机械能守恒定律的表达式及特点,表达式,特点,E,k1,+E,p1,=E,k2,+E,p2,或E,初,=E,末,(从不同状态看)即初状态的机械能等于末状态的机械能,E,k2,-E,k1,=E,p1,-E,p2,或E,k,=-E,p,(从转化角度看)即过程中动能的增加量等于势能的减少量,E,A2,-E,A1,=E,B1,-E,B2,或E,A,=-E,B,(从转移角度看)即系统只有A,B两物体时,A增加的机械能等于B减少的机械能,(3)对包括弹簧在内的物体组成的系统判断机械能守恒时,看是,28,【典例2】,(,2015,天津卷,5,)如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态.现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中(),A.圆环的机械能守恒,B.弹簧弹性势能变化了 mgL,C.圆环下滑到最大距离时,所受合力为零,D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变,B,【典例2】(2015天津卷,5)如图所示,固定的竖直光滑,29,思路探究,(1)在机械能守恒定律的应用中,含有弹簧的问题中如何选择研究对象?,答案:含有弹簧的问题中,重力势能、弹性势能和动能之间发生转化,因此,研究对象应为包含弹簧在内的系统.,(2)圆环下滑过程中如何运动?,答案:开始时加速度为g,向下做加速运动,但加速度减小,当加速度减为0时速度最大,之后做加速