8.5 实验：验证机械能守恒定律 课件 (共17张PPT)

(共17张PPT)
第5节验证机械能守恒定律
机械能守恒
动能定理
功的计算
机械能守恒定律
推磨
重力势能
Ek=mv2/2
W合=Ek2-Ek1 =mv22/2-mv12/2
恒力功W =Fs cosα
总功：W=W1+W2+…
Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
EK= EP
重力做功：WG=mgh
重力势能：EP= mgh
实验目的
实验原理
实验过程
实验器材
实验反思
验证机械能守恒定律
验证机械能守恒定律。
【实验目的】
【实验原理】
如果忽略空气的阻力，这时物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为m，下落距离为h时物体的瞬时速度为v，则势能减少mgh，动能增加 ，故有
mgh＝
h
v
O
利用打点计时器打出的纸带，测出重物下落的高度h，利用时间t内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速度，算出对应时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒。
h
V
【实验原理】
只要绘出v2与h的关系图像，当斜率等于两倍当地重力加速度时，则可验证机械能守恒，不需要测量重锤的质量m
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。
夹子
打点计时器
纸带
重物
？
铁架台
【实验器材】
【实验内容】
【实验步骤】
1.把打点计时器安装在铁架台上，并接好学生电源。
2.把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。
3.先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点。
4.重复上一步的过程，打三到五条纸带。
方案一：自由落体法
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，隔一段以后再依次选取A、B、C三个点，用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。
各计数点 O A B C
下落高度
h
h2
h1
O
A
B
C
6.用公式vn=（h3 - h1）/2t，计算出B点的瞬时速度vB并记录在表中。
7.计算B点的重力势能的减少量mgh和动能的增加量1/2mvB2，并进行比较．看是否相等。
各计数点 O A B C
下落高度
h
h2
h1
O
A
B
C
【实验反思】
1. 关于在“验证机械能守恒定律”的实验操作，下面叙述正确的是
A．应用天平称出重物的质量 。
B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量。
C．操作时应先放纸带，后接通电源 。
D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上 。
E．实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带。
F．为了方便，应在打下的纸带上每5个点取一个计数点进行测量和计算。
BE
【实验反思】
2. 实验中为什么重力势能的减少总是略大于重锤动能的增加？
答：由于纸带与打点计时器县限位孔间存在摩擦，所以重锤重力势能的损耗除了转化为动能以外，还由部分因为发热损耗了，所以重力势能损耗总是大于动能的获得。
3.本实验要不要测量物体的质量？
mgh =
mv 2
1
2
gh =
v 2
1
2
方程两边都有质量m，可约去，可不测量物体的质量。
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。
【实验反思】
4：可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用起始点吗）
Δh
A
B
用 　 验证 ，我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。
【实验反思】
【实验反思】
5. 计算纸带上点的速度时，有同学认为“直接利用v=gt计算各点的瞬 时速度，同样能够验证机械能守恒。”该同学的做法是否正确？如果不正确，请说出正确的处理方法。
本实验的目标是验证机械能守恒，即：
v=gt成立的前提条件是自由落体
只是一个公式推导过程，与实验无关
正确方法是通过纸带中平均速度等于中间时刻的瞬时速度计算各点的瞬时速度，从而计算动能
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。
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，这样保证下落时的速度v为0。
4.测量下落高度时，都必须从起点算起，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。
【注意事项】