8.5实验：验证机械能守恒定律 课件（20张PPT）
文档属性
| 名称 | 8.5实验：验证机械能守恒定律 课件（20张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 27.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-10 18:14:00 | ||
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文档简介
第八章 机械能守恒定律
8.5实验：验证机械能守恒定律
思考：机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达形式？
1.条件：仅有重力或弹力做功。
2.表达式：
（1）守恒的角度：E1=E2
（2）转化的角度： △Ek增= △ EP减
一、知识回顾
钩码拉动滑块的运动
举例：验证可采用的形式
自由落体运动
小球的摆动、平抛
本实验要不要测量物体的质量？
mgh =
mv 2
1
2
gh =
v 2
1
2
无需测量物体的质量
如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。
1
（二）实验依据：
（一）实验目的：验证机械能守恒定律
二、新课教学
（三）速度的测量：
做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度vt＝ 计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，由公式vn＝
或vn＝ 算出。
打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。
铁架台
重物
夹子
纸带
复写纸
打点计时器
（四）实验器材
4、选择合适的纸带，处理数据。
3、更换纸带，重复几次。
1、将打点计时器固定在铁架台上，把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。
2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。
（五）实验步骤
h
v
O
（六）实验演示
5.选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。
各计数点
l
2
3
4
5
6
下落高度
速度
势能
动能
结论
6.用公式vn=（hn+1+hn-1）/2t，计算出各点的瞬时速度v1、v2、 v3……并记录在表格中。
7.计算各点的重力势能的减少量mgh和动能的增加量????????mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内。
?
h = gt2= ×9.8×0.022m < 2 mm
1
2
1
2
h
1、如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？
用 验证 ，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0 ，该点的速度应该为零。
（七）数据处理
0
h
v 2
1
2
gh =
v 2
1
2
该图象的斜率表示什么？
为什么图象过原点？
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。
2、图象法处理数据
（八）误差分析
1．重物和纸带在下落过程中，空气阻力、打点计时器阻力做功，故动能的增加量ΔEk 稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，这属于系统误差．措施调整器材的安装，尽可能地减小阻力．
2．另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．措施测下落距离时都从O点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值．
3．打点计时器产生的误差
(1)由于交流电频率的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；
(2)计数点选择不好，振动片振动不均匀，纸带放置不正确都会造成实验误差．
1
1.实验中安装打点计时器时，限位孔必须在同一竖直直线上，以减少摩擦阻力，计时器离地面的高度约1m，实验用的纸带60 cm即可。
2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常以后，才能松开纸带，让重物落下。
3.纸带上端要用手提着静止，这样保证下落的速度v为0。并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。
4.测量下落高度时，都必须从起点算起，不能搞错，为了减小测量h值的误差，选取的各计数点要离起始点远些。
（九）注意事项
5.实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（注意是打点计时 器的阻力）做功，所以动能的增加量ΔEk一定小于重力势能的减少量ΔEp。
6.铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长，以防铁架台翻到。
7.因 ΔEk = ΔEp ，两边均有质量m，故不测量m也可以验证机械能守恒。
三、实验改进
利用气垫导轨验证机械能守恒定律，物体沿斜面下滑通过某一位置时的速度可以用光电计时器测出来，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差．
物体沿倾斜导轨下滑，下落过程中经过两光电门，两光电门的高度，用刻度尺测量，则减少的重力势能为mgh；用光电门处测量滑块的瞬时速度，质量用天平测出.
1、实验装置
1
2、实验演示
1.在自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，甲、乙两条实验纸带，应选_______________纸带为好（图）
甲
四、应用举例
2.在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00 kg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31.4 mm、49.0 mm、70.5 mm、95.9 mm、124.8 mm.当地重力加速度g＝9.8 m/s2.本实验所用电源的频率f＝50 Hz.(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。
0.978
1.36
0.460
0.447
8.5实验：验证机械能守恒定律
思考：机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达形式？
1.条件：仅有重力或弹力做功。
2.表达式：
（1）守恒的角度：E1=E2
（2）转化的角度： △Ek增= △ EP减
一、知识回顾
钩码拉动滑块的运动
举例：验证可采用的形式
自由落体运动
小球的摆动、平抛
本实验要不要测量物体的质量？
mgh =
mv 2
1
2
gh =
v 2
1
2
无需测量物体的质量
如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。
1
（二）实验依据：
（一）实验目的：验证机械能守恒定律
二、新课教学
（三）速度的测量：
做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度vt＝ 计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离xn和xn＋1，由公式vn＝
或vn＝ 算出。
打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。
铁架台
重物
夹子
纸带
复写纸
打点计时器
（四）实验器材
4、选择合适的纸带，处理数据。
3、更换纸带，重复几次。
1、将打点计时器固定在铁架台上，把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。
2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。
（五）实验步骤
h
v
O
（六）实验演示
5.选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。
各计数点
l
2
3
4
5
6
下落高度
速度
势能
动能
结论
6.用公式vn=（hn+1+hn-1）/2t，计算出各点的瞬时速度v1、v2、 v3……并记录在表格中。
7.计算各点的重力势能的减少量mgh和动能的增加量????????mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内。
?
h = gt2= ×9.8×0.022m < 2 mm
1
2
1
2
h
1、如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？
用 验证 ，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0 ，该点的速度应该为零。
（七）数据处理
0
h
v 2
1
2
gh =
v 2
1
2
该图象的斜率表示什么？
为什么图象过原点？
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。
2、图象法处理数据
（八）误差分析
1．重物和纸带在下落过程中，空气阻力、打点计时器阻力做功，故动能的增加量ΔEk 稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，这属于系统误差．措施调整器材的安装，尽可能地减小阻力．
2．另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差．措施测下落距离时都从O点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值．
3．打点计时器产生的误差
(1)由于交流电频率的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；
(2)计数点选择不好，振动片振动不均匀，纸带放置不正确都会造成实验误差．
1
1.实验中安装打点计时器时，限位孔必须在同一竖直直线上，以减少摩擦阻力，计时器离地面的高度约1m，实验用的纸带60 cm即可。
2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常以后，才能松开纸带，让重物落下。
3.纸带上端要用手提着静止，这样保证下落的速度v为0。并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。
4.测量下落高度时，都必须从起点算起，不能搞错，为了减小测量h值的误差，选取的各计数点要离起始点远些。
（九）注意事项
5.实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（注意是打点计时 器的阻力）做功，所以动能的增加量ΔEk一定小于重力势能的减少量ΔEp。
6.铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长，以防铁架台翻到。
7.因 ΔEk = ΔEp ，两边均有质量m，故不测量m也可以验证机械能守恒。
三、实验改进
利用气垫导轨验证机械能守恒定律，物体沿斜面下滑通过某一位置时的速度可以用光电计时器测出来，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差．
物体沿倾斜导轨下滑，下落过程中经过两光电门，两光电门的高度，用刻度尺测量，则减少的重力势能为mgh；用光电门处测量滑块的瞬时速度，质量用天平测出.
1、实验装置
1
2、实验演示
1.在自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，甲、乙两条实验纸带，应选_______________纸带为好（图）
甲
四、应用举例
2.在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m＝1.00 kg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31.4 mm、49.0 mm、70.5 mm、95.9 mm、124.8 mm.当地重力加速度g＝9.8 m/s2.本实验所用电源的频率f＝50 Hz.(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。
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