8.5 实验：验证机械能守恒定律 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共14张PPT)

(共14张PPT)
5、实验：验证机械能守恒定律
1、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，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
2、表达式：
3、适用条件：
只有重力做功或弹力做功
知识回顾
利用自由落体运动验证机械能守恒定律。
一、实验目的：
二、实验原理：
在自由落体运动中，若物体下落高度h时的速度为v ,则由机械能守恒定律可知：
h
v
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
三、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。
四、实验步骤：
1、本实验不需要测量物体的质量。
mgh =
mv 2
1
2
gh =
v 2
1
2
五、注意问题：
纸带上的第一个点为计时起点0 （起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。
gh =
v 2
1
2
1
2
x = gt2 = ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm
1
2
h
起始点
对于实际获得的纸带，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？
2、纸带上的头两个点间的距离应接近2mm
3、纸带上的头两个点间的距离可小于2mm，物体做自由落体运动
4、若不知起点，如何验证机械能守恒？
Δh
A
B
5、测量物体的瞬时速度:
做匀变速运动的物体一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度。
6、实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以动能的增加量要 势能的减少量。
小于
6、安装打点计时器时，必须竖直，以减小摩擦阻力。
7、应选用质量和密度较大的重物，可使摩擦阻力，空气阻力相对减小。
测量点n 1 2 3 4 5 6
高度hn /m
速度vn /m/s
势能EP /J
动能EK /J
可不可以用图象处理数据
六、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？
为什么图象通过原点？
研究沿斜面下滑物体的机械能
本案例中，我们利用气垫导轨和数字计时器记录物体沿光滑斜面下滑的运动过程。气垫导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，使得滑块与导轨之间
有一层薄薄的空气层，两者不会直接接触。这样，滑块运动时受到的阻力很小，实验的精确度能大大提高。
计时系统的工作要借助于光源和光敏管（统称光电门）。光源与光敏管相对，它射出的光使光敏管感光。当滑块经过时，其上的遮光条把光遮住，与光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间，通过数码屏显示出来。根据遮光条的宽度和遮光时间，可以算出滑块经过时的速度。因为这样的计时系统可以测出 0.001 s 的时间，并且能直接以数字显示，所以又叫数字毫秒计。
实验装置如图 8.5-4 所示。实验操作中，把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，重力势能减小，动能增大。测量滑块和挡光片的质量，用光电门测量滑块的瞬时速度。测量滑块下降的高度 Δh 和初、末速度 v1、v2，就可以验证机械能是否守恒。