魯科版必修二23能量守恒定律02-wenkub
2022-12-20 03:16:36 本頁面
【正文】 彈簧振子演示動(dòng)能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化 . 問題：這個(gè)實(shí) 驗(yàn)中，小球的受力情況如何？各個(gè)力的做功情況如何？這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？ 學(xué)生活動(dòng)： 觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考問題，選出代表發(fā)表見解 . 小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，豎直方向上受重力和桿的支持力作用，水平方向上受彈力作用 .重力、支持力和速度方向總垂直，對小球不做功；只有彈簧的彈力對小球做功 . 實(shí)驗(yàn)表明，小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中彈性勢能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化 .小球在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中總能回到原來的位置，可見，彈性勢能和動(dòng)能的總和，即機(jī)械能應(yīng)該保持不變 . 教師活動(dòng)： 總結(jié)、過渡： 通過上述分析，我們得到動(dòng)能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，那么在動(dòng)能和 勢能的轉(zhuǎn)化過程中，動(dòng)能和勢能的和是否真的保持不變？下面我們就用實(shí)驗(yàn)來探索這個(gè)問題 . 推進(jìn)新課 一、機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒的實(shí)驗(yàn)探索 在學(xué)生開始做實(shí)驗(yàn)之前，老師應(yīng)強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)問題： ：一是第一點(diǎn) O為計(jì)時(shí)起點(diǎn)， O點(diǎn)的速度應(yīng)為零 .怎樣判別呢？ ？ ？為什么？ ，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？為什么？ ，某同學(xué)認(rèn)為都必須從起始點(diǎn)算起，不能弄錯(cuò) .他的看法正確嗎？為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個(gè) 計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好，還是近些好？ 學(xué)生活動(dòng)： 思考老師的問題，討論、交流，選出代表發(fā)表見解 . s打點(diǎn)一 次，在最初的 s內(nèi)物體下落距離應(yīng)為 m，所以應(yīng)從幾條紙帶中選擇第一、二兩點(diǎn)間距離接近 2 mm的紙帶進(jìn)行測量；二是在紙帶上所選的點(diǎn)就是連續(xù)相鄰的點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔 t= s. ，所以不必測量物體的質(zhì)量 m，而只需驗(yàn)證nn ghv ?221就行了 . ，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以盡量減少重物帶著紙帶下落時(shí)所受到的阻力作用 . ，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落 . .為了減小測量 h值的相對誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)些好 .[來源 :學(xué)科網(wǎng) ] 教師活動(dòng)： 聽取學(xué)生匯報(bào)，點(diǎn)評，幫助學(xué)生解決困難 . 學(xué)生活動(dòng)： 學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn) . 數(shù)據(jù)處理： 明確本實(shí)驗(yàn)中要解決的問題即研究動(dòng)能與重力勢能的轉(zhuǎn)化與守恒 . 在右圖中，質(zhì)量為 m 的物體從 O 點(diǎn)自由下落，以地面作零勢能面，下落過程中任意兩點(diǎn) A和 B的機(jī)械能分 別為： AAA mghmvE ?? 221, BBB mghmvE ?? 221 如果忽略空氣阻力，物體下落過程中如果動(dòng)能的改變量等于勢能的改變量，于是有 Ea=Eb,即BBAA m ghmvm ghmv ??? 22 2121 上式亦可寫成BAAB m ghm ghmvmv ??? 22 2121 該式左邊表示物體由 A到 B過程中動(dòng)能的增加，右邊表示物體由 A到 B過程中重力勢能的減少 . 如果實(shí)驗(yàn)證明等式成立 ,說明物體重力勢能的減少等于動(dòng)能的增加 .為了方便，可以直接從開始下落的 O 點(diǎn)至任意一點(diǎn)（上圖中 A點(diǎn)）來進(jìn)行 研究，這時(shí)應(yīng)有： mhgmvA ?221.式中 h是物體從 O點(diǎn)下落至 A點(diǎn)的高度， vA是物體在 A點(diǎn)的瞬時(shí)速度 . A點(diǎn)的瞬時(shí)速度 vA？ 根據(jù)做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體在某一段時(shí)間 t 內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可求出 A點(diǎn)的瞬時(shí)速度 vA. 右圖是豎直紙帶由下而上實(shí)際打點(diǎn)后的情況 .從 O 點(diǎn)開始依次取點(diǎn)
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