高一课件集第3节 第1课时 实验：探究动能与重力势能的转化和守恒
能量的转化和守恒 内能的利用PPT课件
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电能转化为内能
太阳能转化为电能
各种形式的能是可以相互转化的
光能转化为化学能
化学能转化为电能
水果电池
机械能转 化为内能
摩擦生热
电能转化为 机械能
电动机
电能转化为 光能
灯 泡 发 光 电 解 池
电能转化为 化学能
光能转化为 机械能
机械能转化 为光能
太阳能 热水器
光能转化为 内能
内燃机车 内能转化机 械能
能量转化和转移的方向性
例如：电能可以使电灯发光，同时产生内能散
失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电 能。该现象说明能量的转化具有方向性。 例如：把炽热的铁放到水中，是水吸收了铁放 出的热量，一会儿后铁的温度与水的温度相等， 但此时水的热能不会再转化为铁的热能，使铁 恢复原来的温度。这说明能量转化具有方向性。
B.动能、势能、电能 D.动能、电能、势能
3.小王同学分析了四个常见事例中的能量转化，其中不
正确的是
A.在汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能 B.摩擦生热，机械能主要转化为内能 C.电热水器工作过程中，电能转化为内能
（D ）
D.跳水运动员在空中下落的过程中,动能转化为重力势
能
4.如图所示四种情景中，能说明电能转化为机械能的是（
第3节 能量的转化和守恒
自然界中，能量不仅可以从一个 物体转移到另一个物体，形式多 样的能量之间还可以相互转化。
高中物理第二章能的转化与守恒第3节能量守恒定律第2课时能量守恒定律课件鲁科版必修2
[澄清微点]
(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。
( √)
(4)物体向上运动时，机械能也可能守恒。
( √)
4．条件：只有重力对物体做功，与运动方向和轨迹的曲、 直无关。
5．表达式： (1)12mv12＋mgh1＝ 12mv22＋mgh2 或 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2。 (2)mgh1－mgh2＝12mv22－12mv12 即 ΔEp 减＝ ΔEk 增 。
二、能量守恒定律
1．机械能的变化：除重力以外的其他力对物体做功时，物 体的机械能就会发生变化。
探规寻律
应用机械能守恒定律解题的基本步骤 (1)根据题意，选取研究对象(物体或系统)。 (2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在运动过程中 的受力情况，弄清各力的做功情况，判断是否符合机械能守恒 的条件。 (3)恰当地选取参考平面，确定研究对象的运动过程的初状 态和末状态的机械能(包括动能和势能)。 (4)根据机械能守恒定律列方程求解
3. (多选)如图 2-3-13 所示，在两个质量分别为 m 和 2m
的小球 a 和 b 之间，用一根长为 L 的轻杆连接(杆
的质量不计)，两小球可绕穿过杆中心 O 的水平轴
无摩擦地转动。现让轻杆处于水平位置，然后无初 图 2-3-13
速度释放，重球 b 向下，轻球 a 向上，产生转动，在杆转至竖
[即时应用]
1．如图 2-3-15 所示，轻质弹簧下悬挂一个小球， 手掌 托小球使之缓慢上移， 弹簧恢复原长时迅速撤去手
能量的转化与守恒(PPT课件(初中科学)35张)
用电动机提升重物时，电动机消耗的 电能是否都转化为重物的机械能？
不是。 是否还转化为其他情势的能量？
电动机消耗的电能一部分转化为重物的机械能，一部分转 化为内能。
如果把转化后的各种情势的能量全部加 起来，是否跟电动机消耗的电能相等？
如果把转化后的各种情势的能量全部 加起来跟电动机消耗的电能相等。
演员的重 转化 手和竹竿
力势能
的内能
相反的过程不会自发地产生，即手和竹 竿不可能自发地降低温度，而使人的位 置升高。
能量的转化和转移有一定的方向性。符合能量转化和守恒定 律的过程不一定都能产生。 内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能自发地 从低温物体转移到高温物体；机械能可以自发地转化为内能， 而内能不能自发地转化为机械能。 人们是在能量转化或转移过程中利用能量的。利用能量是有 代价的，也是有条件的，所以要勤俭能源。
机械能 转化
电能
青蛙从地上跃起捕捉害虫。在这个过程中，青蛙消耗了什么 能？这些能量到哪里去了？青蛙获得了什么能？这些能量来 自哪里？
青蛙从地上跃起捕捉害虫。在这个过程 中，青蛙消耗了化学能，这些能量转化 为机械能；青蛙获得了机械能，这些能 量来自食物的化学能。
6. 能量转移和转化具有普遍性
（1）自然界中各种情势的能量不是孤立的，不同情势的 能量可以在一定条件下相互转化，也可以在不同的物体 间相互转移。 （2）能量的转化是普遍现象，自然界中物质运动情势的 变化总伴随着能量的相互转化。“消耗能量”“ 利用能 量”或者“ 获得能量”，实质上就是能量相互转化或转 移的过程。
光合作用是指植物利用光能， 把二氧化碳和水转化成有机物，并 释放出氧气的过程。植物通过光合 作用把光能转化为化学能。
每年全球光合作用可以产生约1600 亿吨糖类。光合作用不 仅为生物体提供食物和能量，也是目前世界上主要动力的源泉。 人类利用的煤、石油、天然气等化石能源，是古代植物进行光合 作用攒积下来的。光合作用是地球上最主要的能量转化过程。
高中物理课件 能量的转化与守恒 能源与环境
典例2.能源短缺和环境恶化指的是 ( ) ①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的 开采是有限的，这叫能源短缺 ②煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将 在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺 ③煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味 会聚集在空气中污染空气，使环境恶化 ④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了 大气成分，使环境恶化
答案：仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去．因为靠这种方式， 只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的阻力做 负功，不断把电动车的机械能转化为内能．根据能量守恒定律，要想 使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚 蹬电动车或给电动车的电源充电．
练一练.煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是 ( C ) A．都是可再生能源，取之不尽，用之不竭 B．都是不可再生能源，用一点，少一点 C．都是来自太阳辐射的能量 D．都是污染环境的能源
解析：煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物 质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐 射．因此，C正确，A、B、D错误．
知识探究 能量守恒定律的理解与应用
情景：说明下列能源利用方式中的能量转化过程是怎样的． (1)水力发电； 将水的机械能转化为电能 (2)电动水泵抽水；将电能转化为水的机械能 (3)柴油机牵引列车前进； 将柴油的化学能先转化为内能， (4)火箭发射人造卫星． 再转化为列车的机械能．
1．常规能源：人们把煤、__石__油____、__天__然__气__等化石能源叫作常规能 源，人类消耗的能源主要是常规能源． 2．新能源：主要有___太__阳___能、生物质能、风能、水能、核能等． 3．环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有___温__室___效应、 酸雨、光化学烟雾等．
高一物理能量守恒定律
高一物理能量守恒定律第3节能量守恒定律从容说本节的设计，教材继续沿用了前几节的程模式，先由生活中的实例引出研究问题，然后用实验加以证实，让学生接受这个物理事实接着再从理论上推导、证明，从而得出结论这节教材是从生活中骑自行车上坡的实例入手，引出动能和重力势能在此过程中是在相互转化的接着通过实验证实这个转化过程中的守恒结论最后提出了自然界中最普遍、最基本的规律之一能量转化和守恒定律机械能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，要使学生对定律的得出、含义、适用条有一个明确的认识，这是能够用该定律解决力学问题的基础各种不同形式的能相互转化和守恒的规律，贯穿在整个物理学中，是物理学的基本规律之一能量守恒定律是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是运动学和动力学知识的进一步综合和展开的重要基础所以这一节知识是本重要的一节机械能守恒定律是本教学的重点内容，本节教学的重点是使学生掌握物体系统机械能守恒的条；能够正确分析物体系统所具有的机械能分析物体系统所具有的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能，是本节学习的难点之一在教学中应让学生认识到，物体重力势能大小与所选取的参考平面（零势面）有关；而重力势能的变化量是与所选取的参考平面无关的在讨论物体系统的机械能时，应先确定参考平面教学重点1理解机械能守恒定律的内容；2在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式；3理解能量转化和守恒定律教学难点1从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条；2能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒教具准备自制投影片、AI、重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子时安排1时三维目标一、知识与技能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理解机械能守恒定律的内容；3在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式；4理解能量守恒定律，能列举、分析生活中能量转化和守恒的例子二、过程与方法1初步学会从能量转化和守恒的观点解释现象、分析问题；2通过用纸带与打点计时器验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法三、情感态度与价值观1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，并用解决实际问题；2通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度教学过程导入新［实验演示］动能与势能的相互转化教师活动：演示实验1：如下图，用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验把一个小球用细线悬挂起，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化我们看到，小球可以摆到跟A点等高的点，如图甲如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图乙问题：这个小实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个小实验说明了什么？学生活动：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用拉力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有重力对小球做功实验表明，小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化在摆动过程中，小球总能回到原的高度可见，重力势能和动能的总和，即机械能应该保持不变教师活动：演示实验2：如图，水平方向的弹簧振子用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化问题：这个实验中，小球的受力情况如何？各个力的做功情况如何？这个实验说明了什么？学生活动：观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解小球在往复运动过程中，竖直方向上受重力和杆的支持力作用，水平方向上受弹力作用重力、支持力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有弹簧的弹力对小球做功实验表明，小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化小球在往复运动过程中总能回到原的位置，可见，弹性势能和动能的总和，即机械能应该保持不变教师活动：总结、过渡：通过上述分析，我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和是否真的保持不变？下面我们就用实验探索这个问题推进新一、机械能的转化和守恒的实验探索在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题：1该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点为计时起点，点的速度应为零怎样判别呢？2是否需要测量重物的质量？3在架设打点计时器时应注意什么？为什么？4实验时，接通电和释放纸带的顺序怎样？为什么？测量下落高度时，某同学认为都必须从起始点算起，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？学生活动：思考老师的问题，讨论、交流，选出代表发表见解1因为打点计时器每隔002 s打点一次，在最初的002 s内物体下落距离应为0002 ，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近2 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔t=002 s2因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量，而只需验证就行了3打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用4必须先接通电，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落这个同学的看法是正确的为了减小测量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教师活动：听取学生汇报，点评，帮助学生解决困难学生活动：学生进行分组实验数据处理：明确本实验中要解决的问题即研究动能与重力势能的转化与守恒在右图中，质量为的物体从点自由下落，以地面作零势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：,如果忽略空气阻力，物体下落过程中如果动能的改变量等于势能的改变量，于是有Ea=Eb,即上式亦可写成该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A 到B过程中重力势能的减少如果实验证明等式成立,说明物体重力势能的减少等于动能的增加为了方便，可以直接从开始下落的点至任意一点（上图中A点）进行研究，这时应有：式中h是物体从点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度1如何求出A点的瞬时速度vA？根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右图是竖直纸带由下而上实际打点后的情况从点开始依次取点1、2、3……图中s1、s2、s3……分别为0～2点，1～3点，2～4点……各段间的距离根据公式，t=2×002 s（纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是002 s），可求出各段的平均速度这些平均速度就等于1、2、3……各点相对应的瞬时速度v1、v2、v3……例如：量出0～2点间距离s1，则在这段时间里的平均速度，这就是点1处的瞬时速度v1,以此类推可求出点2、3……处的瞬时速度v2、2如何确定重物下落的高度？上图中h1、h2、h3……分别为纸带从点下落的高度根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证动能与重力势能的转化和守恒二、机械能守恒定律机械能守恒定律的推导：教师活动：［多媒体展示下列物理情景］在自由落体运动中机械能守恒一个质量为的物体自由下落，经过高度为h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2学生活动：思考并证明如右图所示，设一个质量为的物体自由下落，经过高度为h1的A点（初位置）时速度为v1，下落到高度为h2的B点（末位置）时速度为v2在自由落体运动中，物体只受重力G=g的作用，重力做正功设重力所做的功为G，则由动能定理可得①上式表示，重力所做的功等于动能的增量另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道，G＝gh1-gh2②上式表示，重力所做的功等于重力势能的减少由①式和②式可得③小结：在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能，移项后可得或者E1+Ep1=E2+Ep2④上式表示，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总的机械能保持不变【教师精讲】上述结论不仅对自由落体运动是正确的，可以证明，在只有重力做功的情形下，不论物体做直线运动还是曲线运动，上述结论都是正确的所谓只有重力做功，是指：物体只受重力，不受其他的力，如自由落体运动和其他方向运动；或者除重力外还受其他的力，但其他力不做功，如物体沿光滑斜面的运动在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变这个结论叫做机械能守恒定律，它是力学中的一条重要定律，是更普遍的能量守恒定律的一种特殊情况不仅重力势能和动能可以相互转化，弹性势能和动能也可以相互转化放开被压缩的弹簧，可以把跟它接触的小球弹出去，这时弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒【方法引导】解决某些力学问题，从能量的观点分析，应用机械能守恒定律求解，往往比较方便应用机械能守恒定律解决力学问题，要分析物体的受力情况在动能和重力势能的相互转化中，如果只有重力做功，就可以应用机械能守恒定律求解【例题剖析】（一）机械能守恒条的判断［例1］下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是（）A做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒解析：A做匀速直线运动的物体，除了重力做功外，可能还有其他力做功，如降落伞在空中匀速下降时，除了重力做功外，空气阻力也对降落伞做功，所以机械能不守恒，不选B做匀变速直线运动的物体可能只受重力且只有重力做功，如自由落体运动，物体机械能守恒，应选如降落伞在空中匀速下降时合外力为零，合外力对物体做功为零，除重力做功外，空气阻力也做功，所以机械能不守恒，不选D符合机械能守恒的条，应选可见，对物体进行受力分析，确定各力做功情况是判定机械能是否守恒的一般程序［例2］如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是（）A物体的重力势能减少，动能增大B物体的重力势能完全转化为物体的动能物体的机械能减少D物体和斜面体组成的系统机械能守恒解析：由于斜面体放在光滑斜面上，当物体沿斜面下滑时，物体实际位移方向和物体所受支持力的方向不垂直，所以支持力对物体做了功（负功），物体的机械能不守恒，物体的机械能减少了，物体对斜面体的压力对斜面体做了功（正功），斜面体的机械能增加了，斜面体的机械能也不守恒对物体和斜面体组成的系统，斜面体和物体之间的弹力是内力，对系统做功的代数和为零，即不消耗机械能在物体和斜面体的运动过程中只有重力做功，所以系统的机械能守恒物体在下滑过程中重力势能减少，一部分转化为物体的动能，另一部分则转化为斜面体的动能所以本题选AD（二）机械能守恒定律的应用［例3］一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下（如图），斜面高1 ，长2 不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？物体沿光滑斜面下滑时机械能守恒分析：斜面是光滑的，不计摩擦，又不计空气阻力，物体所受的力有重力和斜面的支持力，支持力与物体的运动方向垂直，不做功物体在下滑过程中只有重力做功，所以可用机械能守恒定律求解解析：题中没有给出物体的质量，可设物体的质量为物体在开始下滑到达斜面底端时的速度为v,则有Ep2=0, ,末状态的机械能此时，Ep1=gh，E1=0，初状态的机械能E1＋Ep1=gh根据机械能守恒定律有E2+Ep2=E1+Ep1，所以【方法引导】这个问题也可以应用牛顿第二定律和运动学公式求解，但是应用机械能守恒定律求解，在思路和步骤上比较简单在这个例题中，如果把斜面换成光滑的曲面（如图），同样可以应用机械能守恒定律求解，要直接用牛顿第二定律求解，由于物体在斜面上所受的力是变力，处理起就困难得多物体沿光滑曲面下滑时机械能守恒［例4］把一个小球用细绳悬挂起，就成为一个摆摆长为L，最大偏角为θ小球运动到最低位置时的速度是多大？分析：小球受两个力：重力和悬线的拉力悬线的拉力始终垂直于小球的运动方向，不做功小球在摆动过程中，只有重力做功，所以可用机械能守恒定律求解解析：选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面小球在最高点时为初状态，初状态的动能E1＝0，重力势能Ep1=g（L-Lsθ），机械能E1＋Ep1=g（L-Lsθ）小球在最低点时为末状态，末状态的动能,重力势能Ep2=0,末状态的机械能为根据机械能守恒定律有E2+Ep2=E1+Ep1所以【教师精讲】由这两个例题可以看出，应用机械能守恒定律解题，可以只考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态之间的过程的细节这可以避免直接用牛顿第二定律解题的困难，简化解题的步骤守恒定律不仅给处理问题带方便，而且有更深刻的意义自然界千变万化，但有些物理量在一定条下是守恒的，可以用这些“守恒量”表示自然界的变化规律，这就是守恒定律寻求“守恒量”已经成为物理学研究中的重要方面我们学习物理，要学会运用守恒定律处理问题三、能量转化和守恒定律教师活动：提出问题：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式我们还知道不同能量之间是可以相互转化的，请你举几个能量转化的例子学生活动：思考并回答问题，列举实例教师活动：演示实验1：在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中思考：小球运动过程中机械能是否守恒？请说出小球运动过程中能量的转化情况演示实验2：在盛有水的玻璃容器中放一小木块，让小木块在水中上下浮动，过一段时间，小木块停止运动思考：小木块运动过程中机械能是否守恒？请说出小木块运动过程中能量的转化情况学生活动：观察实验并积极思考讨论后，选出代表发表见解教师活动：听取学生汇报，总结点评，回答学生可能提出的问题通过学生举例和演示实验，说明各种形式的能量可以相互转化，增强学生的感性认识，并激发学生的学习兴趣，唤起学生强烈的求知欲以上实验表明，各种形式的能量可以相互转化，一种能量减少，必有其他能量增加，一个物体的能量减少，必定其他物体的能量增加，能量的总和并没有变化这就是大自然的一条普遍规律，而机械能守恒定律只是这一条规律的一种特殊情况学生活动：列举生活中不同能量之间相互转化的例子教师活动：引导学生阅读教材，说出能量守恒定律的内容，并引导学生说明能量守恒定律的建立有何重大意义历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能就可以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能制成？为什么？学生活动：认真阅读教材，思考并回答问题堂小结本节我们学习了机械能守恒定律，重点是机械能守恒定律的内容和表达式，难点是判断物体的机械能是否守恒，所以应透彻理解机械能守恒定律成立的条，从而正确应用机械能守恒定律解题布置作业本P37作业4、、6板书设计活动与探究有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工做功了（右图）请你分析一下，高处水槽中水的势能共转变成哪几种形式的能，说明这个机器是否能够永远运动下去。
【新教材】高中物理 新鲁科版 必修2 第2章 第3节第1课时 实验：探究动能与重力势能的转化和守恒 课件
第2章 能的转化与守恒
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栏目 导引
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第2章 能的转化与守恒
4．实验中的三种验证方法均不需要测量重物的质量 m. 5．计算速度时不能用 v＝gt 或 v＝ 2gh，否则就犯了用机 械能守恒定律去验证机械能守恒的错误．
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第2章 能的转化与守恒
实验步骤的考查 某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤： A．用天平称出重物的质量； B．把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升 到一定高度； C．拆掉导线，整理仪器； D．断开电源，更换纸带，重做两次；
六、误差分析 重物下落要克服阻力做功，因此减小的重力势能略大于增 加的动能． 七、注意事项 1．尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有 (1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直， 以减小摩擦阻力． (2)应选用质量和密度较大的重物，以减小阻力的影响．
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第2章 能的转化与守恒
2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直．接 通电源后，等打点计时器工作稳定再松开纸带． 3．纸带选取时以第一个点为起点时，要验证的是12mv2n＝ mghn，必须保证纸带上的第一个点为重物静止释放时打的 点，所以前两个点的间距约为 h＝12gt2＝12×10×(0.02)2 m＝ 2 mm.
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第2章 能的转化与守恒
实验改进与创新 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意 图如图所示．
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第2章 能的转化与守恒
(1)实验步骤： ①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． ②用游标卡尺测量挡光条的宽度 l＝9.30 mm. ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离 s＝________ cm. ④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.
第十四章第3节 能量的转化和守恒 课件(共29张PPT)
第3节 能量的转化和守恒
学习目标
掌握能量的转化和守恒定律。 能举出日常生活中能量守恒的实例。 具备用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
新课引入
大家尝试做以下小实验谈谈现象及感受。 （1）来回迅速摩擦双手。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。 （3）将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光。 （4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细碎的纸片。
能量的转化
实验现象和结论： 来回迅速摩擦双手：手会感觉到热。机械能转化为内能。 黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下：光能转化
为内能。 将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光：光能转化为电能再
转化为机械能。 用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细碎的纸片：机械能转化为
电能。
能量的转化
能量守恒定律
想想议议： 右图是一种设想中的永动机，它通过高
处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对 外做功，同时带动抽水器从低处将水抽 到高处，从而循环工作。你能不能从能 量守恒的角度说明它为什么不能一直工 作下去？
能量守恒定律
此“永动机”中，高处的水流冲击叶片转动 对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械 能转化为其他形式的能，从高处流下的水不 可能全部被抽回原高度，根本不会“永动下 去”。在机械能转化的过程中，总会有一部 分能量以热的形式向四周扩散，成为无用的 能量，所以抽水机的机械能会逐渐减小。
课堂练习
【解析】选项A中凡是能量守恒的过程可能发生能量的转化，也可能发生能量的转 移，不符合题意。选项B中摩擦生热的过程是不可逆的。例如钻木取火， 不能用火得到木头，符合题意。选项C中热传递是有方向性的，热量一定 从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分 。不符合题意。选项D中由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守 恒，但是还会产生能源危机，不符合题意。故选B。 易错提醒：能量只能被转移或转化，但是能量转移或转化都是有方向的， 所以即使能量守恒，能源危机依然存在。
高中物理第2章能的转化与守恒第3节能量守恒定律全省一等奖公开课PPT
[读教材·填要点]
一、机械能守恒定律
机械能 守恒定 律的推 导及表 达式
如图2－3－1所示，一个质量为m的
物体自由下落，经过高度为h1的A点 (初位置)时速度为v1，下落到高度为 h2的B点(末位置)时速度为v2
[试身手·夯基础] 1．在“验证机械能守恒定律”的实验中：
(1)从下列器材中选出实验所必需的，其编号为________。 A．打点计时器(包括纸带) B．重物 C．天平 D．毫米刻度尺 E．停表 F．运动小车 (2)打点计时器的安装放置要求为________；开始打点计 时的时候，应先________，然后________。 (3)实验中产生系统误差的原因主要是______________， 使重物获得动能往往______________________。为减小 误差，悬挂在纸带下的重物应选择________。
5．数据处理 (1)数据处理：在起始点标上 0，在以后各点依次标上 1、 2、3…用刻度尺测出对应下落高度 h1、h2、h3… 利用公式 vn＝hn＋12－Thn－1计算出点 1、点 2、点 3、…的瞬 时速度 v1、v2、v3… (2)验证： 方法一：利用起始点和第 n 点计算。计算 ghn 和12vn2，如 果在实验误差允许的条件下 ghn＝12vn2，则机械能守恒定律是 正确的。
验证机械能守恒定律 1．实验目的 验证机械能守恒定律 2．实验原理 在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和 动能互相转化，但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时 速度为 v，下落高度为 h，则重力势能的减少量为 mgh，动 能的增加量为12mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相 等，若相等则验证了机械能守恒定律。
更换纸带重复做 3～5 次实验。 (3)选纸带：分两种情况 ①应选点迹清晰，且 1、2 两点间距离小于或接近 2 mm 的纸带。若 1、2 两点间的距离大于 2 mm，这是由于先释放 纸带，后接通电源造成的。这样，第 1 个点就不是运动的起 始点了，这样的纸带不能选。 ②用12mvB2－12mvA2＝mgΔh 验证时，由于重力势能的相对 性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出 的第 1、2 两点间的距离是否为 2 mm 就无关紧要了，所以只 要后面的点迹清晰就可选用。
实验6 探究动能与重力势能的转化和守恒
基本实验
图4
(4)通过对k1和k2的比较分析，可得到的结论是(只要求写出一 条)： _____________________.
基本实验要求 实验热点聚焦 拓展创新实验
解析
(3)对图线Ⅰ：Ep＝－mgh，即 k1＝mg.
基本实验要求 实验热点聚焦 拓展创新实验
热点一
实验原理与操作
【典例1】 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，
电源的频率为50 Hz，依次打出的点为0,1,2,3，4，…n.则：
图1
(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物
理量为 ________ 、 ________ 、 ________ ，必须计算出的物理 量为________、________，验证的表达式为___________.
基本实验要求 实验热点聚焦
图2
拓展创新实验
C．图3为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第 一点．分别测出若干连续点A、B、C……与O点之间的距离h1、 h2、h3…….
图3
(2)已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，重力加速度 为g，结合实验中所测得的h1、h2、h3，可得重物下落到B点时的 速度大小为________，纸带从O点下落到B点的过程中，重物增 加的动能为________，减少的重力势能为________．
实验六 探究动能与重力势能的转化和守恒
基本实验要求
实验热点聚焦
拓展创新实验
误差分析 1．测量误差：减小测量误差的办法，一是测下落距离时都从 0 点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次 取平均值． 2．系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功．故 1 动能的增加量 ΔEk＝ mvn2 必定稍小于势能的减少量 ΔEp＝ 2 mghn，改进办法是 调整器材的安装，尽可能地减小阻力．
高中物理第2章能的转化与守恒第1节第1课时实验：探究恒力做功与动能改变的关系优质公开课获奖课件
[例 1] 在“探究恒力做功和物体动能变化之间的关系”的 实验中。
图 2-1-2
(1)某同学的实验设计方案如图 2-1-2 所示，该实验用钩码的重
力表示小车受到的合外力，实验在安装正确、操作规范的前提下(已
平衡摩擦力)进行，还需要满足的条件是：
。
(2)实验中，除位移、速度外，还要测出的物理量有：
[答案] (1)①小车 ②由静止开始释放 ③减少砝码 (2)0.600 J 0.610 J (3)ΔEk－W 图线如图所示
1．在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中，小车运动中
会受到阻力作用。这样，在小车沿木板滑行的过程中，除细线
。
(3)在上述实验中，打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz。某
同学平衡摩擦力时打出的一段纸带如图 2-1-3 所示，则小车匀速运动
时的速度大小为
m/s。(计算结果保留三位有效数字)
图 2-1-3
[解析] (1)实验时应保证小车的质量远大于钩码的质量。因为 当小车质量远大于钩码质量时，可认为小车所受拉力 F 的大小等于 钩码重力。
码质量之和。|v22－v12|是两个速度传感器记录速度的平方差的
绝对值，可以据此计算出动能的变化量 ΔEk，F 是拉力传感器受
到的拉力，W 是 F 在 A、B 间所做的功。表格中的 ΔEk3＝
，W3＝
。(结果保留三位有效数字)
数据记录表
次数 M/kg |v22－v12|/(m·s－1)2 ΔEk/J F/N W/J
1 0.500
0.760
0.190 0.400 0.200
2 0.500
1.65
0.413 0.840 0.420
3 0.5002.ຫໍສະໝຸດ 0ΔEk3 1.22 W3
高中物理第二章能的转化与守恒第1节动能的改变第2课时动能的改变课件鲁科版必修2
[即时应用]
1．关于物体的动能，下列说法中正确的是
()
A．一个物体的动能可能小于零
B．一个物体的动能与参考系的选取无关
C．动能相同的物体速度一定相同
D．两质量相同的物体，若动能相同，其速度不一定相同 解析：由公式 Ek＝12mv2 知动能不会小于零，故 A 错。因 v 的
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高中物理第二章能的转化与守恒第1节动能的改变第2课时动能的改变课件 鲁科版必修2
2021/4/17
高中物理第二章能的转化与守恒第1节动能的改变第2课时 动能的改变课件鲁科版必修2
核心素养点击
第 2 课时 动能的改变
知道动能的定义、单位、表达式和标矢性；知 物理观念
道动能定理的适用范围
科学思维
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间 休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动 对身体不好哦~
[合作共研] [典例] 如图 2-1-17 所示，ABCD 为一竖直平面内的轨道， 其中 BC 水平，A 点比 BC 高出 10 m，BC 长 1 m，AB 和 CD 轨道光滑。一质量为 1 kg 的物体，从 A 点以 4 m/s 的速度开始 运动，经过 BC 后滑到高出 C 点 10.3 m 的 D 点速度为零。求： (取 g＝10 m/s2)
理－(mgsin 17°＋3Ff)l′＝0－12mv22 得 l′＝mgsin12m17v°2＋2 3Ff≈33.3 m。 答案：(1)3.0×105 J (2)2×103 N (3)33.3 m
结束
语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
高一物理ppt课件 能的转化与守恒课件3
(1)物体的重力势能大小与参考面的选择有关． (2)重力做功过程是重力势能改变的过程，重力势能的改变只与重力做功有 关，与其他力做功无关．
2． 一只 100 g 的球从 1.8 m 的高处落到一个水平板上又弹回到 1.25 m 的高度， 则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g＝10 m/s2)( A．重力做功为 1.8 J B．重力做了 0.55 J 的负功 C．物体的重力势能一定减少 0.55 J D．物体的重力势能一定增加 1.25 J
解析： 解法一 根据重力做功的特点，重力做功只与 AD 的高度差有关． h 2 即 WG＝mg(h－ )＝ mgh. 3 3 解法二 根据重力做功与重力势能变化的关系来求．规定地面为参考平面，
1 2 则 WG＝－ mgh－mgh＝ mgh. 3 3
2 答案： mgh 3
(1)重力做功的特点，只与初、末位置有关，与路径无关． (2)做功大小只取决于 mg 与 h，与运动状态及其受力无关．
解析：
根据功的计算公式W＝Flcos α可知，要计算物
体受到的一个力F对物体做的功，计算时只需将力F代入上述 公式即可，不需考虑物体受到的其他力的作用，本题中要求
的是重力对物体做的功，只需求出在重力方向上的位移即
可．因为重力做功与物体运动的路径无关，与接触面的粗糙 程度也无关，仅由物体的初、末位置来决定，不同斜面的高 度相同且重力做的功等于物体重力势能的变化，所以物体从 底端到顶端克服重力做功相同，重力势能的增加量相同，正
物体在零参考平面的上方时，重力势能为正，物体在零参考平 面的下方时，重力势能为负．
二、重力做功与重力势能的改变
重力势能 1．重力做功的特点：重力做功总是对应于物体_________ 的变化，两者的大
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D．接通电源，释放纸带
E．用秒表测出重锤下落的时间
25
5.下列关于“验证机械能的转化和守恒”的实验误差的 说法中，正确的是（ B ）
A.重物的质量测量不准会产生误差 B.重物的质量大一些,有利于减小误差
C.重物的质量小一些,有利于减小误差
D.先释放重物,后接通电源会造成较大误差
26
1.自由下落的物体，动能和势能可以相互转化，且动能
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。
20
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？ 释放纸带前，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。
21
1.在《验证机械能转化与守恒》的实验中，下列操作正
和重力势能之和不变。
2.由于摩擦阻力不可避免，所以动能的增加量应小于重 力势能的减小量。 3.该实验也可以用气垫导轨来验证。
27
不能把希望叫做白日做梦，
也不能把白日之梦叫做希望。
28
小于势能的减少量Δ EP，这属于系统误差。
18
问题与讨论
1.选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？
我们要求重物做自由落体运动，而阻力是不可 避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应选用 密度较大的重物。
19
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
h2、h3„„,就可求出重力势能的减少量，用平均速度就
是中间时刻的瞬时速度的方法 ，计算出各点对应的瞬 时速度v1、v2、v3„„即可求出该点的动能。
13
表一
△h
1 2 3
v
EP
EK
14
数据处理：（方法二）
A
B
我们可以选取 A 、B 两点，比较它们的机械能 EA 和 EB, 以点B 为零势能参考点，则有： EKA＋mgh＝EKB
6
实验目的
本实验借助于重物的 自由下落
验证：动能和重力势能
相互转化过程中，它们 的总和不变
7
【实验原理】 （1） 在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重
力势能和动能可以相互转化（忽略空气的阻力）。设物体
的质量为m，下落距离为h时物体的瞬时速度为v，则物体 1 的势能减少mgh，动能增加 1 mv 2 ，故有 mgh＝ mv 2 2 2
24
4.在机械能的转化和守恒实验中，要验证重锤下落时重力
势能的减少量等于它动能的增加量，以下步骤仅是实验中
的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有( A．用天平称出重锤的质量 B ．把电火花计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低 压交流电源连接起来 C ．把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过电火花计时 器的限位孔，把重锤提升到一定的高度 ABE )
15
表二
△h/m 1 2
vA
vB
EKA+ EPA
EKB+ EPB
3
4
16
结
论：
在误差允许的范围内，物体在自由下落的过程
中，动能和重力势能之和保持不变
17
【误差分析】 (1)由于测量长度带来的误差属偶然误差，减小的办法 是多测几次取平均值。 (2) 实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力 ( 主要是 打点计时器的阻力 ) 做功，故动能的增加量 Δ EK 必定稍
第3节 能量守恒定律
第1课时 实验：探究动能与重力
势能的转化和守恒
1
1.探究动能与重力势能的转化与守恒。 2.理解实验原理、掌握实验方法。 3.会处理实验所得到的数据并得出正确结论。
2
动能和重力势能可以相互转化
3
4
在上、下坡的
山路上骑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ行
车，动能和势 能均发生变化
5
物体的动能和重力势能可以相互转化， 那么动能和重力势能之和将会怎样变化呢? 下面我们通过实验来验证这个问题。
h
A
B
10
实验器材
打点
测量这些物理量，需要哪些 器材？ 重物、打点计时器、纸带、 交流电源、铁架台、夹子、 毫米刻度尺
11
实验步骤： ①按照如上图所示装置安装打点计时器 ②将纸带穿过计时器，下端与重物相连
③接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带
④及时切断电源，取下纸带，标上纸带号 ⑤更换纸带，重复以上步骤 ⑥整理器材，使器材复位
8
（2）在纸带上任意选取一点 A作为参考点，计算出打该
点时重物的动能，在纸带上再选一点 B，计算出B点的动
能和重力势能之和，然后和A点的相比较。 1 2 = mv mv 2 B A 2 2 1
mgΔ h
要判断上式是否成立，需要测量哪些物理量？ 如何测量这些物理量？
9
需 要 测 量： 所选参考点A及纸带上其他各点的速度、 各点到参考点A的距离。
12
数据处理：（方法一）
在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点
间距离约为2mm”的一条纸带，记下第一个点的位置O， 并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续的点 1、2、 3„„，并用刻度尺依次测出各点到位置 O的距离，这些 距离就是物体运动到点 1 、 2 、 3 、„„时下落的高度 h1 、
确的是( C )
A．先释放重物，后接通电源 B．用秒表测量重物下落的时间 C．打完一条纸带后，立即切断电源
D．选用重锤后要称质量
22
2.在“验证机械能的转化和守恒”的实验中，已知打点计 时器所用的电源的频率为50Hz，查得当地重力加速度为
g=9.8m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg。实验中得到
焦 (取3位有效数字)。 7.62
23
3.在“验证机械能的转化和守恒"的实验中,已知打点计时 器所用电源的频率为50Hz ,查得当地的重力加速度g= 9.80m/s2 , 测得所用的重物的质量为1.00kg,实验运用公式 mv2/2=mgh时,从几条打上点的纸带中挑选第一第二点间的距 2 离接近______mm 并且点迹清楚的纸带（如图所示）进行测 量，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，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为 19.63cm,23.74cm、28.22cm、33.12cm。根据以上数据，可 知重物由O点运动到B点，重力势能的减少量等于_____J 2.33 ，动 能的增加量等于_______J 2.31 ．(取3位有效数字).
一条如图所示点迹清晰的纸带，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______焦，动能的增加量等于 ______ 7.57