人教版高三物理课件：验证机械能守恒定律.ppt

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1、实验 实验原理实验原理:实验目的实验目的:验证机械能守恒定律。验证机械能守恒定律。当当物物体体自自由由下下落落时时，只只有有重重力力做做功功，物物体体的的重重力力势势能能和和动动能能互互相相转转化化，机机械械能能守守恒恒。若若某某一一时时刻刻物物体体下下落落的瞬时速度为的瞬时速度为v v，下落高度为下落高度为h h，则应有：则应有：借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h h和该时和该时刻的瞬时速度刻的瞬时速度v v，即可验证机械能是否守恒，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图所示。实验装置如图所示。测定第测定第n n点的瞬时速度的方法是：测出第点的瞬

2、时速度的方法是：测出第n n点的点的相邻前、后两段相等时间相邻前、后两段相等时间T T内下落的距离内下落的距离s sn n和和s sn+1n+1，由公式由公式 ，或由，或由 算出算出,如图所示。如图所示。Onsnsn+1dndn+1dn-1实验 实验模拟1 1、本实验要不要测物体的质量和下落时间？、本实验要不要测物体的质量和下落时间？不需要不需要不需要不需要mgh mgh=mvmv2 2/2/2只证明只证明ghgh =v v2 2/2/2如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须知如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须知道物体的质量道物体的质量3 3、重物的速度如何测量？、重物的速

3、度如何测量？重物的速度可以从纸带测出重物的速度可以从纸带测出在在打打好好点点的的纸纸带带中中挑挑选选第第一一、二二两两点点间间的的距距离离接接近近2mm2mm，且且点点迹迹清清晰晰的的一一条条纸纸带带，在在起起始始点点标标上上0 0，以以后后各各依依次次标标上上1 1，2 2，3 3，用用刻刻度度尺尺测测出出对对应应下下落落高高度度h h1 1、h h2 2、h h3 3。2 2、如何选择纸带？、如何选择纸带？第一、二两点间的距离接近多少第一、二两点间的距离接近多少mm?mm?实验步骤实验步骤按照装置安装打点计时器按照装置安装打点计时器将纸带穿过计时器，下端与重物相连将纸带穿过计时器，下端与重

4、物相连先接通电源后释放纸带先接通电源后释放纸带更换纸带，重复以上步骤更换纸带，重复以上步骤选择纸带，处理数据选择纸带，处理数据注意事项注意事项:1 1打打点点计计时时器器安安装装时时，必必须须使使两两纸纸带带限限位位孔孔在在同同一一竖竖直直线上，以减小摩擦阻力。线上，以减小摩擦阻力。2 2选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm2mm的纸带的纸带3 3因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重锤的质量。量重锤的质量。误差分析误差分析：由于重锤克服阻力作功，所：由于重锤克服阻力作功，所以动能增加量略小于重

5、力势能减少量。以动能增加量略小于重力势能减少量。020.南京一中南京一中0708学年第一次阶段性测试学年第一次阶段性测试13（2 2）若实验中所用重锤的质量为）若实验中所用重锤的质量为m m=1kg=1kg，打点纸带如打点纸带如图所示，图中分别标出了点图所示，图中分别标出了点A A、B B、C C、D D到第一个点到第一个点O O点的距离点的距离,且打点间隔为且打点间隔为0.02s0.02s，则记录则记录B B点时，重锤点时，重锤的速度的速度v vB B=,重锤的动能重锤的动能E Ek k=,从开从开始下落起至始下落起至B B点重锤的重力势能减小了点重锤的重力势能减小了 ,由由此可得结论此可得

6、结论 .1 1用落体法验证机械能守恒定律的实验中用落体法验证机械能守恒定律的实验中（1 1）运用公式）运用公式 时对实验条件的要求是时对实验条件的要求是 ；OABCD62.99 70.1877.7685.73cm不计阻力不计阻力物体自由下落物体自由下落3.69m/s3.69m/s6.82J6.82J6.88J6.88J在误差允许范围内动能的增加量在误差允许范围内动能的增加量等于重力势能的减小量等于重力势能的减小量 （3 3）根根据据纸纸带带给给出出的的相相关关各各点点的的速速度度v v，量量出出下下落落距距离离h h，则则以以v v2 2/2/2为为纵纵轴轴，以以h h为为横横轴轴作作出出图图

7、像像应应是是下图中的下图中的 .0A0B0C0DhhhhC广东省重点中学广东省重点中学12月月考检测题月月考检测题11ABCD0.98cm1.42cm1.78cm字母表示字母表示),记录记录C点点时时重重锤锤的的动动能能EKC=0.32mJ;重重锤锤从从B点到点到C点重力点重力势势能能变变化量是化量是J,动动能能变变化量是化量是J.从而可以得出从而可以得出结论结论：.2、(1)在做在做“验证验证机械能守恒定律机械能守恒定律”的的实验时实验时，实验实验小小组组A不慎将一条不慎将一条选择选择好的好的纸带纸带的前面一部分的前面一部分损损坏了坏了,剩下的剩下的一部分一部分纸带纸带上各点上各点间间的距离

8、如的距离如图图所示的数所示的数值值，已知打点，已知打点计时计时器的周期器的周期为为T=0.02s,重力加速度重力加速度g=9.8m/s2;重重锤锤的的质质量量为为m,已知已知S1=0.98cm,S2=1.42cm,S3=1.78cm,则则记录记录B点点时时重重锤锤的的动动能能EKB=J(写写计计算式用算式用0.142m0.14m在实验误差范围内在实验误差范围内,只有重力做功时只有重力做功时,物体的机械能守恒物体的机械能守恒.（2 2）在验证机械能守恒定律的实验中）在验证机械能守恒定律的实验中自由落下的重锤质量要大一些，这是为了减少自由落下的重锤质量要大一些，这是为了减少 对实验的影响对实验的影

9、响实验中实验中 测定重锤的质量测定重锤的质量(填填“要要”或或“不要不要”).).实验小组实验小组C C在验证机械能守恒定律的实验中发现在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用因为在重锤下落的过程中存在阻力作用,因此想到可以通因此想到可以通过该实验装置测阻力的大小过该实验装置测阻力的大小.根据已知当地重力加速度根据已知当地重力加速度公认的较准确的值为公认的较准确的值为g g,电源的频率为电源的频率为f f,又测量出物理又测量出物理量量 _,_ _ 他（她）们用这

10、些物理量求出了重他（她）们用这些物理量求出了重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F F （用字母表示）（用字母表示）.空气阻力和打点计时器器对纸带的阻力空气阻力和打点计时器器对纸带的阻力不要不要相邻的两点间的位移相邻的两点间的位移S S1 1 、S S2 2、S S3 3、S S4 4重锤的质量重锤的质量m m 036.江苏泰州市江苏泰州市0708学年度第二学期期初联考学年度第二学期期初联考12 3与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况时的常用计时仪器，如图甲所示，运动情况时的常用计时仪器，如图甲所示，

11、a、b分别分别是光电门的激光发射和接收装置。是光电门的激光发射和接收装置。现利用如图乙所示的装置验证机械能守恒定律。方法现利用如图乙所示的装置验证机械能守恒定律。方法是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的气垫导轨上，通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连气垫导轨上，通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连接好接好1、2两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为时间分别为、。已知滑块（含遮光板）质量。已知滑块（含遮光板

12、）质量为为M、钩码质量为钩码质量为m、两光电门间距为两光电门间距为s、遮光板宽度遮光板宽度为为L、当地的重力加速度为当地的重力加速度为g。甲甲00.0光电门光电门光电计时器光电计时器显示屏显示屏ab光电门光电门1光电门光电门2乙乙气垫导轨气垫导轨遮光板遮光板滑块滑块（1）用游标卡尺测量遮光板宽度，刻度如图丙所）用游标卡尺测量遮光板宽度，刻度如图丙所示，读数为示，读数为_mm；（2）计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为：的表达式为：(用题中给定字母表示用题中给定字母表示)v1_、v2_；（3）本实验中，用题中给定字母表示验证机械能守恒本实验中，用

13、题中给定字母表示验证机械能守恒的表达式为的表达式为。10201020012丙丙5.704 4、某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒、某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律弧形轨道末端水平，离地面的高度为定律弧形轨道末端水平，离地面的高度为H H将钢将钢球从轨道的不同高度球从轨道的不同高度h h处静止释放，钢球的落点距轨处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为道末端的水平距离为s s 若轨道完全光滑，若轨道完全光滑，s s2 2与与h h的理论关系应满足的理论关系应满足s s2 2（用（用H H、h h表示）表示）h hH Hs s解析解析:(1)1)根据机械能守恒根据机械能守

14、恒,可得离开轨道时速度为可得离开轨道时速度为 4 4Hh Hh 由平抛运动知识可求得时间为由平抛运动知识可求得时间为 该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h（10-1m）2.003.004.005.006.00s2（10-1m2）2.623.895.206.537.78请在坐标纸上作出请在坐标纸上作出s2h关系图关系图对比实验结果与理论计算得到的对比实验结果与理论计算得到的s2h关系图线关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率平抛出的速率（填（填“小于小于”或或“大于大于”）理论值）理论值246024681014h/10-1ms2/10-1m2135712理论理论从从s2h关系图线中分析得出关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可你认为造成上述偏差的可能原因是能原因是s2h关系图见右图示；关系图见右图示；小于小于摩擦，转动摩擦，转动解见下页解见下页