物理人教版（2019）必修第二册8.5 实验：验证机械能守恒定律（共16张ppt)

(共16张PPT)
第5节 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
1、理解验证机械能守恒定律的原理。会设计实验方案，确定需要测量的物理量，采用正确的方法测量相关的物理量。
2、能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度的大小等数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施，以减小实验误差。
3、树立实事求是的科学态度，培养认真严谨的科学精神。
温故知新
1.内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫作机械能守恒定律。
2.表达式：
3.守恒条件：
物体系统内只有重力或弹力做功(其他力不做功)，机械能守恒。
一、实验目的
通过实验验证机械能守恒定律
二、实验原理
如图所示，质量为m的物体从O点自由下落，以地面作为零重力势能面，如果忽略空气阻力，下落过程中任意两点A和B的机械能守恒，即
二、实验原理
等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图中的A点）来进行研究，这时应有
即为本实验要验证的表达式，式中h是物体从O点下落至A点的高度，vA是物体在A点的瞬时速度。
三、实验器材
打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重物，刻度尺，导线两根。
四、实验步骤
1、安装置：按右图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。
2、打纸带：将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用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
更换纸带重复做3-5次实验。
五、数据处理
方法一：利用起始点和第n点计算
代入 和 ，如果在实验误差允许的条件下，
和 相等，则验证了机械能守恒定律。
（1）任取两点A、B测出hAB，算出mghAB。
（2）算出
（3）在实验误差允许的条件下，若 ,
则验证了机械能守恒定律。
方法二：任取两点计算
五、数据处理
方法三：图像法
从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以 为纵轴，以h为横轴，根据实验数据做出 图线。
若图线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。
六、误差分析
1、本实验中因重物和纸带在下落过程中有各种阻力（如空气阻力、打点计时器阻力）做负功，故动能的增加量 稍小于重力势能的减少量 ，即 ，这属于系统误差。改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减少阻力。
2、本实验的另一个误差来源于长度的测量，属于偶然误差。减小误差的办法是测下落距离时都从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来减小误差。
七、注意事项
1、打点计时器要稳定固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力。
2、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对较小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。
3、实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带。
七、注意事项
4、测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完。
5、速度不能用 或 计算，因为只要认为加速度为g，机械能一定守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用 计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算。同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用 或 计算得到。
巩固训练
例、“验证机械能守恒定律”的实验装置可以采用图示的甲或乙方案来进行。
巩固训练
(1) 比较这两种方案， ________ (选填“甲”或“乙”)方案好些．
(2) 在“验证机械能守恒定律”的实验中，直接测量的物理量是 ________ .
A．重力加速度 B．重物下落的高度
C．重物下落的瞬时速度 D．重物下落的平均速度
(3) 在进行“验证机械能守恒定律”的实验时，应 ________ .
A．先释放纸带，再接通电源
B．用手托住重物由静止释放
C．根据v＝gt计算重物在t时刻的速度
D．使重物下落的起始位置靠近打点计时器
甲
B
D
课堂小结
1、实验目的：
2、实验原理：
验证机械能守恒
3、实验步骤：