物理人教版2019必修第二册8.5实验：机械能守恒定律（共18张ppt）

(共18张PPT)
8.5 实验：验证机械能守恒定律
第八章 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
定律的表达形式：
（1）物体初状态的总机械能等于末状态的总机械能。（能量守恒观点）
注意选取零势能面
（2）物体减少的势能等于增加的动能（能量转化观点）
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？
物体做自由落体运动
例如：
物体沿光滑斜面下滑
细线悬挂的小球摆动
..........
这样的过程很多，可以任选一个过程，今天我们选取自由落体运动进行验证机械能守恒定律
研究过程：O→A
实验思路
验证：
？
要验证上式，需要知道哪些物理量？
物体O→A下落的高度---- h
物体在O和A点的速度----v
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？
实验器材：重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、毫米刻度尺
物体O→A下落的高度h---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2m的纸带进行测量。
>重物下落时，选两点O、B
>若我们找不到这样一条纸带？
处理纸带时可以不用到起始点吗
我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0 势能点，则有：
Δh
A
B
0
h
v 2
1
2
gh =
v 2
1
2
该图象的斜率表示什么？
为什么图象通过原点？
处理数据
验证：
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。
特别注意：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。（系统误差）
注意事项
1.选择重物时，为减小空气阻力影响，要选择体积小、密度大的。
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。
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。
1. 利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。
A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量与势能变化量 C．速度变化量与高度变化量
(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。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量ΔEp＝________，动能变化量ΔEk＝______________。
【课堂训练】
A
mghB
(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2 h图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确：________(填“正确”或“不正确”)。
C
祝同学们学习愉快