8.5实验：验证机械能守恒定律(共16张PPT)
文档属性
| 名称 | 8.5实验：验证机械能守恒定律(共16张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 697.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-11 12:16:14 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
05.实验：验证机械能守恒定律
知识回顾
问题：机械能守恒定律的内容是什么？
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
问题：机械能守恒定律的条件是什么？
对单一物体：只有重力或弹力做功
对物体系统：只有动能和势能相互转化，没有其它形式的能产生，则系统机械能守恒。
问题：机械能守恒定律的表达式是什么？
守恒思想：
转化思想：
转移思想：
凹槽斜面地面光滑不固定
凹槽斜面光滑且固定
问题：能否举一些机械能守恒的实例？
假如我要求你们设计实验来验证机械能守恒定律，在学生实验室你准备借助哪种运动方式怎样设计实验去验证？
运动方式：
自由落体，斜面，滑轮，单摆，弹簧振子……
设计实验：
方案一.利用自由落体验证机械能守恒
一.实验目的
验证机械能守恒定律
二.实验原理
看势能减少量和动能增加量在误差允许范围内是否相等，若相等则机械能守恒。
三.实验器材
打点计时器、纸带、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、交流电源。
方案一.利用自由落体验证机械能守恒
四.实验步骤
1.固定铁架台，打点计时器
2.把纸带一端固定重物，另一端穿过
打点计时器的限位孔，用手竖直向上
提纸带直到重物停在打点计时器附近
3.先通电，后释放纸带，打出纸带
4.重复3~5次
5.选取点迹清晰且1、2两点间距接近2mm的一条纸带，起始点标O，较远处找三个点标上A、B、C，且量出间距h1、h2、h3
6.算出vB， ，计算mgh与 ，比较大小关系
7.若大小几乎相等，则在误差允许范围内E守恒
方案一.利用自由落体验证机械能守恒
五.注意事项
1.两限位孔应该处于同一条竖直线上（避免摩擦）
2.选取密度大的重物（空气阻力相对小）
3.先通电，后释放纸带（充分利用纸带）
4.1、2两点间距接近2mm（ ）
5.A、B、C离O远一些（减小测量误差）
6.不需要测m(表达式 中m可以消掉，若要知道重力势能与动能的确切值则需要测量m)
7.实际上 （克服阻力做功）
O A B C
h1
h2
h3
问题：若要能直观的看出是否机械能守恒，还有其它办法吗？
利用作图法
问题：若取不到最初两点间距为2mm能验证吗？
只需要验证B B’机械能是否守恒，即：
A B C A’ B’ C’
他们的斜率分别代表什么？
问题：本实验的误差主要体现在哪几方面？
1.阻力因素：
空气阻力，纸带与打点计时器的阻力
这属于系统误差。会导致动能的增加量略小于重力势能的减少量。减小误差的办法是取质量大密度大的重物，另外保证打点计时器两限位孔处于同一条竖直线上。
2.测量因素：
测量长度存在测量误差
这属于偶然误差。减小误差的办法是量测h时都从O点量起，一次性测量完，或者多次测量取平均值。
六.实验结论：在误差允许范围内机械能守恒
利用如图的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是__________。
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。
已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了多少？动能变化了多少？
（3）很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为原因是什么？
AB
方案二.利用气势导轨构造斜面验证机械能守恒
x
1
2
方案三.利用水平气势导轨验证系统机械能守恒
m
M
图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下：
A.将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平。
B.测出挡光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离l。
D.释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间t。
E.用天平称出托盘和砝码的总质量m。
F.……
回答下列问题：
（1）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了多少？
（2）为验证机械能守恒定律，还需要测量哪个物理量？
（3）若要符合机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？
方案四.滑轮验证系统机械能守恒
阿特伍德机
M
m
h
例1.某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试将合理的顺序步骤序号填在下面的线上：
．
A.断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；
B.把纸带固定在重锤上；
C.将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；
D.把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；
E.接通电源，同时释放纸带；
F.求出重锤重力势能的减少量EP减和动能的增加量EK增，比较EP减和EK增得出实验结论；
G.距离第一个点较远处选取一个计数点，用刻度尺量出距离h并计算速度v．
DBCEAGF
例2.在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00kg的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点，在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示．其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.当地重力加速度g＝9.8m/s2.本实验所用电源的频率f＝50Hz.(结果保留三位有效数字)
(1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度vB＝_______m/s，打点计时器打下点D时，重锤下落的速度vD＝________m/s.
(2)从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量ΔEp＝_______J，重锤动能增加量为ΔEk＝________J。
(3)本实验的结论是 。
0.978
1.36
0.460
0.447
在误差允许范围内机械能守恒
05.实验：验证机械能守恒定律
知识回顾
问题：机械能守恒定律的内容是什么？
在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
问题：机械能守恒定律的条件是什么？
对单一物体：只有重力或弹力做功
对物体系统：只有动能和势能相互转化，没有其它形式的能产生，则系统机械能守恒。
问题：机械能守恒定律的表达式是什么？
守恒思想：
转化思想：
转移思想：
凹槽斜面地面光滑不固定
凹槽斜面光滑且固定
问题：能否举一些机械能守恒的实例？
假如我要求你们设计实验来验证机械能守恒定律，在学生实验室你准备借助哪种运动方式怎样设计实验去验证？
运动方式：
自由落体，斜面，滑轮，单摆，弹簧振子……
设计实验：
方案一.利用自由落体验证机械能守恒
一.实验目的
验证机械能守恒定律
二.实验原理
看势能减少量和动能增加量在误差允许范围内是否相等，若相等则机械能守恒。
三.实验器材
打点计时器、纸带、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、交流电源。
方案一.利用自由落体验证机械能守恒
四.实验步骤
1.固定铁架台，打点计时器
2.把纸带一端固定重物，另一端穿过
打点计时器的限位孔，用手竖直向上
提纸带直到重物停在打点计时器附近
3.先通电，后释放纸带，打出纸带
4.重复3~5次
5.选取点迹清晰且1、2两点间距接近2mm的一条纸带，起始点标O，较远处找三个点标上A、B、C，且量出间距h1、h2、h3
6.算出vB， ，计算mgh与 ，比较大小关系
7.若大小几乎相等，则在误差允许范围内E守恒
方案一.利用自由落体验证机械能守恒
五.注意事项
1.两限位孔应该处于同一条竖直线上（避免摩擦）
2.选取密度大的重物（空气阻力相对小）
3.先通电，后释放纸带（充分利用纸带）
4.1、2两点间距接近2mm（ ）
5.A、B、C离O远一些（减小测量误差）
6.不需要测m(表达式 中m可以消掉，若要知道重力势能与动能的确切值则需要测量m)
7.实际上 （克服阻力做功）
O A B C
h1
h2
h3
问题：若要能直观的看出是否机械能守恒，还有其它办法吗？
利用作图法
问题：若取不到最初两点间距为2mm能验证吗？
只需要验证B B’机械能是否守恒，即：
A B C A’ B’ C’
他们的斜率分别代表什么？
问题：本实验的误差主要体现在哪几方面？
1.阻力因素：
空气阻力，纸带与打点计时器的阻力
这属于系统误差。会导致动能的增加量略小于重力势能的减少量。减小误差的办法是取质量大密度大的重物，另外保证打点计时器两限位孔处于同一条竖直线上。
2.测量因素：
测量长度存在测量误差
这属于偶然误差。减小误差的办法是量测h时都从O点量起，一次性测量完，或者多次测量取平均值。
六.实验结论：在误差允许范围内机械能守恒
利用如图的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是__________。
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。
已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了多少？动能变化了多少？
（3）很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为原因是什么？
AB
方案二.利用气势导轨构造斜面验证机械能守恒
x
1
2
方案三.利用水平气势导轨验证系统机械能守恒
m
M
图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下：
A.将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平。
B.测出挡光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离l。
D.释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间t。
E.用天平称出托盘和砝码的总质量m。
F.……
回答下列问题：
（1）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了多少？
（2）为验证机械能守恒定律，还需要测量哪个物理量？
（3）若要符合机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？
方案四.滑轮验证系统机械能守恒
阿特伍德机
M
m
h
例1.某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试将合理的顺序步骤序号填在下面的线上：
．
A.断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；
B.把纸带固定在重锤上；
C.将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；
D.把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；
E.接通电源，同时释放纸带；
F.求出重锤重力势能的减少量EP减和动能的增加量EK增，比较EP减和EK增得出实验结论；
G.距离第一个点较远处选取一个计数点，用刻度尺量出距离h并计算速度v．
DBCEAGF
例2.在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00kg的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点，在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示．其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.当地重力加速度g＝9.8m/s2.本实验所用电源的频率f＝50Hz.(结果保留三位有效数字)
(1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度vB＝_______m/s，打点计时器打下点D时，重锤下落的速度vD＝________m/s.
(2)从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量ΔEp＝_______J，重锤动能增加量为ΔEk＝________J。
(3)本实验的结论是 。
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1.36
0.460
0.447
在误差允许范围内机械能守恒