高二物理下册《机械能及其守恒定律》知识点归纳.docx
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1、高二物理下册机械能及其守恒定律知识点归纳验证机械能守恒定律 总课题机械能守恒定律总课时第26课时课题验证机械能守恒定律课型试验课教学目标学问与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、驾驭验证机械能守恒定律的试验原理。过程与方法通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律,体验验证过程和物理学的探讨方法。情感、看法与价值观通过试验验证,体会学习的欢乐,激发学习的爱好;通过亲身实践,树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培育学生的视察和实践实力,培育学生实事求是的科学看法。教学重点驾驭验证机械能守恒定律的试验原理。教学难点验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小试验误差的方法。学法
2、指导试验探究教学打算教学设想预习导学学生初步了解本节内容试验探究突出重点,突破难点典型例题分析巩固学问达标提升教学过程师生互动补充内容或错题订正任务一预习导学为进行验证机械能守恒定律的试验,有下列器材可供选用:铁架台,打点计时器,复写纸,纸带,秒表,低压直流电源,导线,电键,天平。其中不必要的器材有:;缺少的器材是。物体做自由落体运动时,只受力作用,其机械能守恒,若物体自由下落H高度时速度为V,应有MgH=,故只要gH=1/2V2成立,即可验证自由落体运动中物体的机械能守恒。在打出的各纸带中选择出一条点迹,且第1、2两打点间距离接近的纸带。测定第N个点的瞬时速度的方法是:测出与N点相邻的前、后
3、两段相等时间T内下落的距离SN和SN+1,有公式VN=算出。在验证机械能守恒定律时,假如以v22为纵轴,以h为横轴,依据试验数据绘出的图线应是,才能验证机械能守恒定律,其斜率等于的数值。任务二重点复习1、推导出机械能守恒定律在本试验中的详细表达式。在图1中,质量为m的物体从O点自由下落,以地作零重力势能面,下落过程中随意两点A和B的机械能分别为:EA=,EB=假如忽视空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有: 上式亦可写成 为了便利,可以干脆从起先下落的O点至随意一点(如图1中A点)来进行探讨,这时应有:-本试验要验证的表达式,式中h是高度,vA是物体在A点的速度。2、如何求出A点的瞬时速
4、度vA?(引导:依据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度vA。)图2是竖直纸带由下而上实际打点后的状况。从O点起先依次取点1,2,3,图中s1,s2,s3,分别为02点,13点,24点各段间的距离。依据公式,t=20.02s(纸带上随意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02s),可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1,2,3,各点相对应的瞬时速度v1,v2,v3,. 3、如何确定重物下落的高度?(引导:图2中h1,h2,h3,分别为纸带从O点下落的高度。) 依据以上数值可以计算出随意点的重力势能和动能,从而验证机械能守恒定律。任务三
5、进行试验一、在学生起先做试验之前,老师应强调如下几个问题:1、该试验中选取被打点纸带应留意两点:一是第一点O为计时起点,O点的速度应为零。怎样判别呢? 2、是否须要测量重物的质量? 3、在架设打点计时器时应留意什么?为什么? 4、试验时,接通电源和释放纸带的依次怎样?为什么? 5、测量下落高度时,某同学认为都必需从起始点算起,不能弄错。他的看法正确吗?为了减小测量h值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些好,还是近些好? 二、学生进行分组试验。(学生探讨试验的步骤,老师巡回指导,帮助实力较差的学生完成试验步骤)(参考试验步骤)1把打点计时器安装在铁架台上,用导线将学生电源和打点计时器接
6、好2把纸带的一端用夹子固定在重锤上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手竖直提起纸带,使重锤停靠在打点计时器旁边3接通电源,待计时器打点稳定后再松开纸带,让重锤自由下落,打点计时器应当在纸带上打出一系列的点4重复上一步的过程,打三到五条纸带5选择一条点迹清楚且第l、2点间距离接近2mm的纸带,在起始点标上0,以后各点依次为1、2、3用刻度尺测量对应下落的高度h1h2h3,记人表格中6用公式vn=hn+1+hn-1/2t,计算出各点的瞬时速度v1v2v3并记录在表格中各计数点l23456下落高度速度势能动能结论7计算各点的重力势能的削减量mgh。和动能的增加量1/2mvn2,并进行比较看是否相等,
7、将数值填人表格内任务四达标提升(1)2在验证机械能守恒定律的试验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g98ms2,试验中得到一条点迹清晰的纸带如图7-10-1所示,把第一个点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量A、B、C、D各点到O的距离分别为6299cm、7018cm、7776cm、8573cm依据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能削减量等于J,动能的增加量等于J(取三位有效数字)在试验允许误差范围内,可认为重物下落过程中,机械能,(可设重物质量为m)2在验证机械能守恒定律的试验中,下列说法中正确的是()A要用天平称重锤质量B试验时
8、,当松开纸带让重锤下落的同时,马上接通电源C要选用第1、2两点接近2mm的纸带D试验结果总是动能增加量略大于重力势能的减小量(3)在做“验证机械能守恒定律”的试验时,用打点计时器打出纸带如图3所示,其中A点为打下的第一个点,0、1、2为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6,已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。依据纸带测量出的距离及打点的时间间隔,可以求出此试验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为:_。在打第5号计数点时,纸带运动的瞬时速度大小的表达式为_。要验证机械能守恒定律,为减小试验误差,应选择打下第_号和第_号计数点之间的过程为探讨对象。
9、(4)某次“验证机械能守恒定律”的试验中,用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图4所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重锤质量为1kg。打点计时器打出B点时,重锤下落的速度vB=m/s,重锤的动能EkB=J。从起先下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为J。依据纸带供应的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止起先到打出B点的过程中,得到的结论是。 高一物理机械能守恒定律学问点总结 高一物理机械能守恒定律学问点总结 3、推断一个力是否做功的几种方法(1)依据力和位移的方向
10、的夹角推断,此法常用于恒力功的推断,由于恒力功W=Flcos,当=90,即力和作用点位移方向垂直时,力做的功为零.(2)依据力和瞬时速度方向的夹角推断,此法常用于推断质点做曲线运动时变力的功.当力的方向和瞬时速度方向垂直时,作用点在力的方向上位移是零,力做的功为零.(3)依据质点或系统能量是否改变,彼此是否有能量的转移或转化进行推断.若有能量的改变,或系统内各质点间彼此有能量的转移或转化,则必定有力做功.4、各种力做功的特点(1)重力做功的特点:只跟初末位置的高度差有关,而跟运动的路径无关.(2)弹力做功的特点:对接触面间的弹力,由于弹力的方向与运动方向垂直,弹力对物体不做功;对弹簧的弹力做的
11、功,中学阶段没有给出相关的公式,对它的求解要借助其他途径如动能定理、机械能守恒、功能关系等.(3)摩擦力做功的特点:摩擦力做功跟物体运动的路径有关,它可以做负功,也可以做正功,做正功时起动力作用.如用传送带把货物由低处运输到高处,摩擦力就充当动力.摩擦力的大小不变、方向改变(摩擦力的方向始终和速度方向相反)时,摩擦力做功可以用摩擦力乘以路程来计算,即W=Fl.(1)W总=F合lcos,是F合与位移l的夹角;(2)W总=W1+W2+W3+为各个分力功的代数和;(3)依据动能定理由物体动能改变量求解:W总=Ek.5、变力做功的求解方法(1)用动能定理或功能关系求解.(2)将变力的功转化为恒力的功.
12、当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等于力和路程的乘积,如滑动摩擦力、空气阻力做功等;当力的方向不变,大小随位移做线性改变时,可先求出力对位移的平均值=2F1+F2,再由W=lcos计算,如弹簧弹力做功;作出变力F随位移改变的图象,图线与横轴所夹的面积即为变力所做的功;当变力的功率P肯定时,可用W=Pt求功,如机车牵引力做的功.二、功率1.计算式(1)P=tW,P为时间t内的平均功率.(2)P=Fvcos5.额定功率:机械正常工作时输出的最大功率.一般在机械的铭牌上标明.6.实际功率:机械实际工作时输出的功率.要小于等于额定功率.方式过程恒定功率启动恒定加速度启动过程分
13、析设牵引力为F阶段一:vF=v(Pa=m(F-F阻阶段二:F=F阻a=0P=Fvm=F阻vm阶段一:a=m(F-F阻不变F不变vP=Fv,直到P=P额=Fvm阶段二:vF=v(P额a=m(F-F阻阶段三:F=F阻时a=0v达最大值vm=F阻(P额运动规律加速度渐渐减小的变加速直线运动(对应下图的OA段)以vm匀速直线运动(对应下图中的AB段)以加速度a做匀加速直线运动(对应下图中的OA段)匀加速运动能维持的时间t0=a(vm以vm匀速直线运动,对应下图中的BC段vt图象三、动能1.定义:物体由于运动而具有的能.2.公式:Ek=21mv2.单位:焦耳(J),1J=1Nm=1kgm2/s2.4.矢
14、标性:动能是标量,只有正值.四、动能定理1.内容:全部外力对物体做的总功等于物体动能的改变量,这个结论叫做动能定理.2.表达式:w=Ek2-Ek1改变的大小由外力的总功来度量.4.适用条件:动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动;既适用于恒力做功,也适用于变力做功.5.动能定理中涉及的物理量有F、s、m、v、W、Ek等,在处理含有上述物理量的力学问题时,可以考虑运用动能定理.无需留意其中运动状态改变的细微环节6.应用动能定理解题的一般思路(1)确定探讨对象和探讨过程.留意,动能定理一般只应用于单个物体,假如是系统,那么系统内的物体间不能有相对运动.(2)对探讨对象进行受力分析.(探讨对象以
15、外的物体施于探讨对象的力都要分析,含重力)(3)写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(留意功的正负).假如探讨过程中物体受力状况有改变,要分别写出该力在各个阶段做的功.(4)写出物体的初、末动能.(5)根据动能定理列式求解.五、机械能1.重力做功的特点:重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差h有关.重力做功的大小WG=mgh,若物体下降,则重力做正功;若物体上升,则重力做负功(或说物体克服重力做功).2.重力势能(1)概念:物体的重力势能等于物体的重力和高度的乘积.(2)表达式:Ep=mgh,(3)重力势能是标量,且有正负.其正、负表示大小.物体在参考平面以下,其重力势能为负,
16、在参考平面以上,其重力势能为正.六、机械能守恒定律1.内容:在只有重力(或弹簧的弹力)做功的状况下,动能和势能发生相互转化,但总量保持不变,这个结论叫做机械能守恒定律.2.机械能守恒的条件:(1)只有重力或系统内弹力做功.(2)受其他外力但其他外力不做功或做功的代数和为零.3.表达式:(1)Ek+Ep=Ek+Ep,表示系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等.(2)Ek=-Ep,表示系统(或物体)机械能守恒时,系统削减(或增加)的重力势能等于系统增加(或削减)的动能,在分析重力势能的增加量或削减量时,可不选参考平面.(3)EA增=EB减,表示若系统由A、B两部分组成,则A部分物体机械能的
17、增加量与B部分物体机械能的削减量相等.4.推断机械能是否守恒方法:(1).利用机械能的定义推断(干脆推断):若物体在水平面上匀速运动,其动能、势能均不变,机械能不变.若一个物体沿斜面匀速下滑,其动能不变,重力势能削减,其机械能削减.(2).用做功推断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒.(3).用能量转化来推断:若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒.(4).对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等,除非题目特殊说明,否则机械能必定不守恒.七.功能关系1.合外力对物体做功等于物体动能的变更.W合=Ek
18、2-Ek1,即动能定理.2.重力做功对应重力势能的变更.WG=-Ep=Ep1-Ep2重力做多少正功,重力势能削减多少;重力做多少负功,重力势能增加多少.3.弹簧弹力做功与弹性势能的变更相对应.WF=-Ep=Ep1-Ep2弹力做多少正功,弹性势能削减多少;弹力做多少负功,弹性势能增加多少.4.除重力弹力以外的力的功与物体机械能的增量相对应,即W=E.5.克服滑动摩擦力在相对路程上做的功等于摩擦产生的热量:Q=Wf=fs相四、能量转化和守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消逝,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。 “机械能守
19、恒定律”教学设计 【教学目标】 一、学问与技能 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会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒,理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件; 3在详细问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械能守恒的方程式。 二、过程与方法 1学会在详细的问题中判定物体的机械能是否守恒; 2初步学会从能量转化和守恒的观点来说明物理现象,分析问题。 三、情感、看法与价值观 通过能量守恒的教学,使学生树立科学观点,理解和运用自然规律,并用来解决实际问题。 【教学重点】 1驾驭机械能守恒定律的推导、建立过程,理解机械能守恒定律的内容; 2在详细的问题
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