第5节 科学验证：机械能守恒定律
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核心素养
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物理观念
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学科探究
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科学思维
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科学态度与责任
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1.知道物体的机械能是动能与重力势能(弹性势能)之和。
2.知道机械能守恒定律的内容。
3.掌握验证机械能守恒定律的实验过程。
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通过实验验证机械能守恒定律。
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机械能守恒定律的条件。
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建立守恒观念，能应用机械能守恒定律解决生活中的实际问题。
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知识点一 机械能守恒定律
[观图助学]
观察以上两图，蹦床上小朋友跳起的过程中和跳水运动员下降的过程中，分别是什么形式的能量减少，什么形式的能量增加？
1.机械能：物体的动能和重力势能(弹性势能)之和称为机械能。
2.推导：如图所示，如果物体只在重力作用下自由下落，重力做的功设为WG
由重力做功和重力势能的变化关系可知
WG＝mg(h1－h2)＝Ep1－Ep2
由动能定理得
WG＝mv－mv
联立可得mgh1－mgh2＝mv－mv，mgh1＋mv＝mgh2＋mv
即Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2
3.内容：在只有重力或弹力这类力做功的情况下，物体系统的动能和势能相互转化，但机械能的总量保持不变。
4.条件：只有重力或弹力对物体做功，与运动方向和轨迹的曲、直无关。
5.表达式
(1)mv＋mgh1＝mv＋mgh2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2
(2)mgh1－mgh2＝mv－mv
即ΔEp减＝ΔEk增
6.能量守恒定律
任何形式的能量都可以相互转化，但总能量保持不变，这就是更普遍的能量守恒定律。
[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。(√)
(4)任何能量之间的转化都遵循能量守恒定律。(√)
左图中的小朋友跳起和跳水运动员下降的过程是动能和重力势能相互转化的过程。
以地面为参考面，小球的机械能为：mgh＋mv2
“守恒”是一个动态概念，指在动能和势能相互转化的过程中的任何时刻、任何位置，机械能的总量保持不变。
