第五章实验六验证机械能守恒定律PPT讲稿.ppt

第五章实验六验证机械能守恒定律第1页，共49页，编辑于2022年，星期三知识要点归纳知识要点归纳实验实验目的目的利利用用自自由由落落体体运运动动验验证证只只有有重重力力作作用用下下的物体机械能守恒的物体机械能守恒第2页，共49页，编辑于2022年，星期三实验实验原理原理1.在只有重力做功的自由落体运在只有重力做功的自由落体运动动中，物体中，物体的重力的重力势势能和能和动动能互相能互相转转化，但化，但总总的机械能的机械能保持不保持不变变若物体某若物体某时时刻瞬刻瞬时时速度速度为为v，下，下落高度落高度为为h，则则重力重力势势能的减少量能的减少量为为mgh，第3页，共49页，编辑于2022年，星期三第4页，共49页，编辑于2022年，星期三第5页，共49页，编辑于2022年，星期三实验器材实验器材铁架台铁架台(含铁夹含铁夹)、打点计时器、学生电源、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、重物物(带纸带夹带纸带夹)第6页，共49页，编辑于2022年，星期三过程分析导引过程分析导引实验实验步步骤骤1安装置：按安装置：按图图552将将检查检查、调调整好整好第7页，共49页，编辑于2022年，星期三 图图552的的打打点点计计时时器器竖竖直直固固定定在在铁铁架架台台上上，接接好好电电路路第8页，共49页，编辑于2022年，星期三2打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重打纸带：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，让重物带着方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落纸带自由下落更换纸带重复做更换纸带重复做3次次5次实验次实验第9页，共49页，编辑于2022年，星期三第10页，共49页，编辑于2022年，星期三第11页，共49页，编辑于2022年，星期三第12页，共49页，编辑于2022年，星期三第13页，共49页，编辑于2022年，星期三第14页，共49页，编辑于2022年，星期三第15页，共49页，编辑于2022年，星期三误差分析误差分析1本实验中因重物和纸带在下落过程本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力中要克服各种阻力(空气阻力、打点计空气阻力、打点计时器阻力时器阻力)做功，故动能的增加量做功，故动能的增加量Ek稍稍小于重力势能的减少量小于重力势能的减少量Ep，即，即EkEp，这属于系统误差改进的办法是调整，这属于系统误差改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力器材的安装，尽可能地减小阻力第16页，共49页，编辑于2022年，星期三2本实验的另一个误差来源于长度的本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差减小误差的办法是测量，属偶然误差减小误差的办法是测下落距离时都从测下落距离时都从O点量起，一次将各点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值测量取平均值第17页，共49页，编辑于2022年，星期三注意事项注意事项1应尽可能控制实验条件，即应满足机应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有：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，以减小摩擦阻力的中线严格竖直，以减小摩擦阻力第18页，共49页，编辑于2022年，星期三(2)应选用质量和密度较大的重物，增大应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小度可以减小体积，可使空气阻力减小2实验中，提纸带的手要保持不动，且保实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直接通电源后，打点计时器工作证纸带竖直接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸带稳定后再松开纸带第19页，共49页，编辑于2022年，星期三第20页，共49页，编辑于2022年，星期三第21页，共49页，编辑于2022年，星期三第22页，共49页，编辑于2022年，星期三实验改进实验改进物体下落过程中通过某一位置的速度可以物体下落过程中通过某一位置的速度可以用光电计时器测出来，利用这种装置验证用光电计时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差；也可以把电磁摩擦阻力带来的系统误差；也可以把电磁打点计时器更换成电火花式计时器，以消打点计时器更换成电火花式计时器，以消除计时器的振除计时器的振第23页，共49页，编辑于2022年，星期三针在打点时对纸带产生的阻力针在打点时对纸带产生的阻力;还可以还可以把整个装置放在一个真空的环境中，以把整个装置放在一个真空的环境中，以消除由于空气阻力作用而带来的误差消除由于空气阻力作用而带来的误差第24页，共49页，编辑于2022年，星期三实验典例探究实验典例探究 (2012如皋统考如皋统考)在用打点计时器在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量验证机械能守恒定律的实验中，质量m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点在纸带上打出一系列点数据处理及误差分析数据处理及误差分析例例1第25页，共49页，编辑于2022年，星期三如图如图553所示为选取的一条符合实验所示为选取的一条符合实验要求的纸带，要求的纸带，O为第一个点为第一个点(速度恰好为零速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，每两个计数点之间还有四个点未画出,选选连续的连续的3个计数点个计数点A、B、C作为测量的点，作为测量的点，如图所示，经测量知道如图所示，经测量知道A、B、C各点到各点到O点的距离分别为点的距离分别为50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.第26页，共49页，编辑于2022年，星期三已知打点计时器每隔已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，打一次点，当地的重力加速度当地的重力加速度g9.80 m/s2.图图553第27页，共49页，编辑于2022年，星期三根据以上数据，可计算出打根据以上数据，可计算出打B点时的速点时的速度度vB_m/s;重物由重物由O点运动到点运动到B点点,重力势能减少了重力势能减少了_J，动能增加了，动能增加了_J根据所测量的数根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度据，还可以求出物体实际下落的加速度为为_m/s2，物体在从，物体在从A到到B下落下落的过程中所受到的平均阻力为的过程中所受到的平均阻力为第28页，共49页，编辑于2022年，星期三_N(计算结果都要保留计算结果都要保留3位有效数位有效数字字)，该阻力的来源主要有：，该阻力的来源主要有：(1)_；(2)_第29页，共49页，编辑于2022年，星期三【解解析析】由由于于每每两两个个相相邻邻计计数数点点之之间间还还有有4个个点点没没有有画画出出，所所以以每每两两个个相相邻邻计计数数点点之之间间的的时时间间间间隔隔为为0.1 s，同同时时可可求得：求得：第30页，共49页，编辑于2022年，星期三第31页，共49页，编辑于2022年，星期三第32页，共49页，编辑于2022年，星期三第33页，共49页，编辑于2022年，星期三第34页，共49页，编辑于2022年，星期三Ffmg ma1.009.80 N1.009.00 N0.800 N分分析析纸纸带带受受到到的的力力有有：重重力力、重重物物受受到到的的空空气气阻阻力力、纸纸带带与与限限位位孔孔之之间间的的摩摩擦擦力力等等力力的的作作用用，所所以以阻阻力力的的来来源源是是以以上上除重力之外的力除重力之外的力第35页，共49页，编辑于2022年，星期三【答案】【答案】4.008.438.009.000.800重物受到的空气阻力重物受到的空气阻力纸带纸带与限位与限位孔之孔之间间的摩擦力的摩擦力第36页，共49页，编辑于2022年，星期三 (2010高考海南卷高考海南卷)利用气垫导轨验证利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图机械能守恒定律，实验装置示意图如图554甲所示：甲所示：实验创新实验创新例例2第37页，共49页，编辑于2022年，星期三图图554第38页，共49页，编辑于2022年，星期三(1)实验步骤：实验步骤：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于不低于1 m，将导轨调至水平，将导轨调至水平用游标卡尺测量挡光条的宽度用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果，结果如图乙所示，由此读出如图乙所示，由此读出l_mm.第39页，共49页，编辑于2022年，星期三由导轨标尺读出两光电门中心之间的由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离距离s_cm.将滑块移至光电门将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门前挡光条已通过光电门2.第40页，共49页，编辑于2022年，星期三从数字计时器从数字计时器(图甲中未画出图甲中未画出)上分别读出上分别读出挡光条通过光电门挡光条通过光电门1和光电门和光电门2所用的时间所用的时间t1和和t2.用天平称出滑块和挡光条的总质量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，再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：物理量的表达式：第41页，共49页，编辑于2022年，星期三滑块通过光电门滑块通过光电门1和光电门和光电门2时瞬时速度时瞬时速度分别为分别为v1_和和v2_.当滑块通过光电门当滑块通过光电门1和光电门和光电门2时，系统时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能的总动能分别为分别为Ek1_和和Ek2_.第42页，共49页，编辑于2022年，星期三在滑块从光电门在滑块从光电门1运动到光电门运动到光电门2的过程的过程中，系统势能的减少中，系统势能的减少Ep_(重重力加速度为力加速度为g)(3)如果如果Ep_，则可认为验证了，则可认为验证了机械能守恒定律机械能守恒定律第43页，共49页，编辑于2022年，星期三第44页，共49页，编辑于2022年，星期三第45页，共49页，编辑于2022年，星期三重力重力势势能的减少，能的减少，Epmgs.(3)系系统动统动能的增加量等于系能的增加量等于系统势统势能减少能减少量量时时，即，即EpEk2Ek1时时，可，可认为验证认为验证了了机械能守恒定律机械能守恒定律第46页，共49页，编辑于2022年，星期三第47页，共49页，编辑于2022年，星期三知能优化演练知能优化演练第48页，共49页，编辑于2022年，星期三本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放第49页，共49页，编辑于2022年，星期三