8.5实验：验证机械能守恒定律课件-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（共15张ppt）

(共15张PPT)
8.5实验：验证机械能守恒定律
学习目标及任务
1.理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量;
2.知道如何进行实验操作;
3.会选取合适的测量点，能根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，知道物体运动的瞬时速度的测量方法:
4.能通过实验数据分析得出结论，能定性地分析产生误差的原因。
机械能守恒定律
>内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。
如何通过实验验证机械能守恒定律呢
选择一个符合要求的系统和过程，看是否满足机械能守恒的表达式
系统内只有重力或弹力做功
>机械能守恒定律的表达形式:
初状态的总机械能等于末状态的总机械能
需选取零势能面
或:减少的势能等于增加的动能
无需选取零势能面
什么样的系统和过程满足只有重力或弹力做功呢
例如:
物体做自由落体运动
物体沿光滑斜面下滑
细线悬挂的小球摆动
验证:
要验证上式，需要知道哪些物理量
需要测出重物的质量吗
不需要测出重物的质量
如何通过实验测得这些物理量
重物、打点计时器、纸带、 交流电源、铁架台、夹子、 重物 毫米刻度尺
>测量物体下落时的瞬时速度方法:
在纸带上任取几个连续的点(或间隔点数相同的点)A、B、C……根据学过的匀变速直线运动的规律:
实验步骤
1.按图安装好打点计时器，电源用交流电。将纸带穿过计时器，下端与重物相连。接通电源前，用手提升纸带至重物靠近打点计时器处。
2.先接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带，让重物自由下落。关闭电源，取下纸带备用。
3.重复步骤，打出几条纸带。
4.整理器材。
如何选取纸带进行验证
取点迹清晰，且前两点之间的距离接近2mm的纸带进行测量。
>重物下落时，选两点O、B
结论:在误差允许范围内，重物下落过程中，重物和地球组成的系统机械能守恒。
>注意:由于误差的存在，即重物下落过程中要克服阻力做功，实验得到的动能增加量必定稍小于重力势能减少量。
注意事项
1.选择重物时，要选择重一些的。
目的:减少阻力对实验的影响。
2.安装打点计时器时，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。
目的:减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差，保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于验证计算。
3.实验时，先通电源，再释放纸带
4.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。
5.本实验不需要测量重物的质量。
>在用落体法验证机械能守恒定律的实验中:
(1)所用重物质量m=10kg，打点计时器所用电源频率为50Hz，打下的纸带如图所示(图中的数据为从起始点O到该点的距离)，则在打B点时，重物的速度vB= m/s，重物的动能EkB= J，从开始下落到打B点时，重物的重力势能减少量是 J。(结果保留两位有效数字)
(2)根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以v2为纵轴，以h为横轴，画出的图线应是图中的( )
0.79
0.31
0.32
C