实验：验证机械能守恒定律课件 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、8.5实验：验证机械能守恒定律复习回顾：1、五种功能关系是什么？2、电动机多消耗的电能是如何转化的？1、什么叫机械能守恒？2、机械能守恒的条件是什么？3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？4、我们可以通过什么样的实验来验证这一定律呢？实验目的：验证机械能守恒定律重力或弹力新课导入方案一、自由下落1 1、实验目的、实验目的：验证物体做自由落体运动过程中机械能守恒。=2 2、实验原理、实验原理研究在自由落体运动中：研究在自由落体运动中：？OABCD方案方案1：从起点开始计算：从起点开始计算方案方案2：从一般位置开始计算：从一般位置开始计算6打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、

2、学生电源等。夹子打点计时器纸带重物？铁架台3 3、实验器材：实验器材：1.按照如图所示装置安装实验器材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，及时切断电源，取下纸带，标上纸带号，更换纸带，重复以上步骤。4.选取点迹清晰的纸带，在纸带上进行取点。5.测距离6.整理器材，使器材复位4 4、实验、实验步骤步骤5 5、数据处理、数据处理高度h 的测量：第n个点的速度：01234S3S4d4d2m天平需要吗？方法三：利用图像，从第一点到某点的下落高度h，该点的速度v，绘出v2一h图线，若是一条过原点且斜率为2g的直线，则验证了机械能守恒定律.0hv 21 12 2gh

3、=v 21 12 2为什么图象为什么图象过原点？过原点？结论：在误差允许的范围内，图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律。该图象的该图象的斜率表示斜率表示什么？什么？.选择质量密度较大、体积较小的物体.打点计时器要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内，尽量减少摩擦阻力6 6、注意、注意事项事项.计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。.先通电源，让打点计时器正常工作,再释放纸带.释放重物前，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。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。7.7.纸带纸带选取选取 .重物下落中要克服

4、空气阻力做功，纸带与限位孔存在摩擦。实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量。在实验条件允许的情况下，尽量使用电火花计时器。.长度测量过程中存在读数误差。8 8、误差分析误差分析.由于交变电流的周期不稳定，造成打点时间间隔变化而产生误差。例1.湖南长郡中学湖南长郡中学20222022高一下期中高一下期中 用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落.甲（1）关于本实验,下列说法正确的是_（填字母代号）.ABA.应选择质量大、体积小的重物进行实验B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态C.先释放纸带，后接通电源乙丙例2、某同学做验证

5、机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm。打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2。(1)质量为m的重物在点2的速度v2=，在点5的速度v5=，此过程中动能增加量Ek=，重力势能减少量Ep=。由以上可得出实验结论。1.50 m/s2.075 m/s1.03m J1.06m J在误差允许的范围内，机械能守恒(2)重物获得的动能往往(选填“大于”“小于”或“等于”)减少的重力势能，实验中产生系统误差的原因是。(3)根据实验判断下列图像正确的是(其中Ek表示重物动能的变化量，h表示物体

6、下落的高度)()小于纸带与打点计时器之间有摩擦以及空气阻力等C方案二、物体沿光滑斜面下滑需要测量的哪些物理量？需要哪些器材？需要测量的哪些物理量？需要哪些器材？1、实验实验器材：器材：气垫导轨、数字计时器、带有遮光条的滑块。气垫导轨、数字计时器、带有遮光条的滑块。2 2、实验原理：、实验原理：把把气垫导轨调成倾斜状态，让滑块沿倾斜的气垫导轨调成倾斜状态，让滑块沿倾斜的气垫导轨下滑，忽略空气阻力，气垫导轨下滑，忽略空气阻力，重力势能减小，动能增大。重力势能减小，动能增大。验证滑块机械能守恒，验证滑块机械能守恒，即验证即验证EEp p减减与与EEk k增增是否相等是否相等3.实验测量及数据处理(1

7、)测量两光电门之间的高度差h；(2)滑块经过两光电门时遮光条遮光时间t1和t2，计算滑块经过两光电门时的瞬时速度.4.误差分析两光电门之间的距离稍大一些，可以减小误差；遮光条的宽度越 ，误差越小.小两光电门之间的距离稍大一些，遮光条的宽度两光电门之间的距离稍大一些，遮光条的宽度窄一些窄一些，误差越小。，误差越小。例3.山东德州2023高一下期末某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律,已知当地重力加速度为g.主要实验步骤如下:用游标卡尺测量挡光片的宽度d,用量角器测出气垫导轨的倾角;测量挡光片到光电门的距离L;由静止释放滑块,记录数字计时器显示挡光片的挡光时间t;改变L,测出不同L所对应的挡

8、光时间t;用天平测出滑块和挡光片的总质量m.根据上述实验步骤请回答:(1)滑块通过光电门时速度的表达式v=(用实验中所测物理量符号表示).(2)滑块下滑至光电门的过程中,动能的增加量为 ,重力势能的减小量为 .(3)根据实验测得的多组L、t数据,可绘制-L图像,图像的纵坐标为,横坐标为L,如果滑块下滑过程符合机械能守恒定律,则图像应为过原点的一条倾斜直线,其斜率为 (用d、g表示).mgLsin例4、某实验小组利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。在气垫导轨上固定两个光电门，光电门连接数字毫秒计，滑块上固定宽度为d的遮光条。把导轨的右端垫高，测出倾角为。已知当地重力加速度为g。(1)实验时，

9、将滑块从某处由静止释放。遮光条通过某光电门的时间为t，则滑块通过此光电门的瞬时速度为。(2)若通过光电门1和光电门2的速度分别为v1和v2，还需要测量(并给这个物理量赋予字母)，若满足表达式，说明机械能守恒。27比例比例1:1 频闪时间间隔频闪时间间隔T方案三、利用频闪照片验证机械能守恒1.实验原理：砝码通过绕过定滑轮的细线牵连静止放在气垫导轨上的滑块，从静止释放。设砝码和托盘总质量为m，滑块和挡光条总质量为M。由m1和m2组成的系统，m2m1,将m2由静止，系统重力势能的减少量等于动能的增加量。方案四、验证系统机械能守恒甲乙1.50（2）下列实验步骤必要的是_.BC丙如图，悬挂在O点的小球摆

10、到最低点时恰好与桌面接触但没有弹力，D处(箭头所指处)放一锋利的刀片，细线到达竖直位置时能被割断，小球做平抛运动落到地面，P是一刻度尺。该方案只需利用刻度尺测量A位置到桌面的高度H、桌面到地面的高度h及小球平抛运动的水平位移x即可验证机械能守恒。方案五、结合平抛运动验证机械能守恒例6某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球

11、在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒。(1)用计算钢球重力势能的变化量，公式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离。A钢球在A点时的顶端B钢球在A点时的球心C钢球在A点时的底端(2)用计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为cm.某次测量中，计时器的示为0.010s，则钢球的速度为。B1.501.50m/s(3)下表为该同学的实验结果：他发现表中的与不完全相同，可能是原因是。4.8929.78614.6919.5929.385.0410.115.120.029.8计算动能时的速度是用的遮光条的速度，该速度大于小球的速度