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31张ppt）

(共31张PPT)
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复习回顾
1.机械能守恒定律的内容是什么？
2.机械能守恒的条件是什么？
3.机械能守恒定律的表达式？
4.自由落体运动的物体，机械能守恒吗？
教科书P96-97【参考案例1】
一、实验目的
验证物体做自由落体运动的过程中机械能守恒
二、实验原理
在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，但总的机械能守恒，若物体某位置的速度为v，下落高度为h，则有：
0
1
2
3
4
？
要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？
如何测量这些物理量？
？
测量这些物理量，需要哪些器材？
打点计时器、交流电源、纸带、重物、夹子、铁架台（含铁夹）、刻度尺
三、实验器材
问题思考？
1.选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？
我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大体积小的重物。
2.安装打点计时器时，应注意什么问题？
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.这样做的目的是什么
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，有利于进行计算．
问题思考？
4.实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？
先接通电源，再释放纸带
5.释放纸带时应注意什么问题？
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。
问题思考？
四、实验步骤
1.按图把打点记时器安装在铁架台上，将打点记时器与电源连接好。
2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过记时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点记时器附近。
3.先接通电源，后松手让重锤带着纸带下落。
4.重复几次，得3—5条纸带。
5.在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上O ，以后各依次标上1、2、3…..用刻度尺测出对应高度h1、h2、h3……
四、实验步骤
6.应用公式 计算各点对应的速度v1、v2、v3...
7.计算各点对应的势能减少量和动能的增加量进行验证。
四、实验步骤
验证：
1.计时器打下的第一个点作为起始点，适当大距离后选一个点作终点
V
h
注意：必须保证纸带上的第一个点迹清晰，且第1、2点间距约为2mm的纸带误差小。
五、数据处理
2.若不选第一点为起点,怎样确定终点和起点？
终点可选择倒数第一个点或倒数第二个点，从这一个点向前数4～6个点当起点，可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离（高度h）测量的误差。
五、数据处理
我们可以选取A、B两点，比较重力势能的减少量和动能的增加量，则有：
2
A
2
B
2
1
2
1
mv
mv
mghAB
-
=
A
B
五、数据处理
M kg Δh m VA m/s VB m/s 势能减少量 mgΔh(J) 动能增加量
ΔEK(J)
1
2
3
4
通过本实验，我们可以得到的结论是：
五、数据处理
在实验误差允许的范围内，物体的机械能守恒.
因重物下落中要克服阻力做功，实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量
六、误差分析
七、注意事项
1.实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力．
2.实验时，必须先接通电源，让打点记时器工作正常后才松开纸带让重锤下落．
3.必须保留纸带上打出点迹的第一点,且第1、2点间距约为2mm的纸带误差小。
4.实验中，只要验证gh是否等于v2/2即可，不用测重锤的质量。
教科书P98【练习与应用1】
（1） AB
（2）O到B重力势能减少了mghB
（3）存在空气阻力和摩擦阻力的影响
方案二：沿光滑斜面下滑的物体机械能守恒
为了使系统误差更小，采用气垫导轨来减小摩擦。使用光电门来测量瞬时速度。
教科书P97【参考案例2】
方案三：系统机械能守恒
砝码通过绕过定滑轮的细线牵连静止放在气垫导轨上的滑块，从静止释放。
想一想：你能否写出验证机械能守恒的表达式？
假设砝码和托盘总质量为m，滑块和挡光条总质量为M
教科书P98【练习与应用2】
思维 能力 训练
1.为进行《验证机械能守恒》实验，有下列器材可选用：铁架台、打点记时器、复写纸、纸带、秒表、低压直流电源、导线、电键、天平，其中不必的器材是__________________________;缺少的器材是_________
__________________。
秒表、天平、低压直流电源
电源、刻度尺、重物
低压交流
2.在验证机械能守恒的定律时，如果以v2/2为纵轴，根据实验数据绘出的v2/2-h图线应是_________________，才能验证机械能守恒，v2/2-h图的斜率等于___________的数值。
过原点O的倾斜直线
重力加速度g
思维 能力 训练
3.在“验证机械能守恒”的实验中，已知打点记时器所用的电源的频率50Hz，查得当地重力加速度为g=9.8m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg。实验中得到一条如图所示点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于______焦，动能的增加量等于______焦(取3位有效数字)。
7.62
7.57
Vc=3.89m/s
思维 能力 训练
4.“验证牛顿第二定律”及“验证机械能守恒定律”这两个实验，它们的共同之处是
A.都要用打点计时器 B.都要用天平测质量
C.都要用刻度尺测位移 D.都要计算瞬时速度
AC
5.在《验证机械能守恒定律》的实验中，需直接测量的物理量是
A.重物的质量 B.重力加速度
C.重物下落的高度
D.与下落高度对应的重物的瞬时速度
C
思维 能力 训练
6.在《验证机械能守恒定律》的实验中，下列操作正确的是
A.先释放重物，后接通电源
B.用秒表测量重物下落的时间
C.打完一条纸带后，立即切断电源
D.每打完一条纸带，活动复写纸位置
CD
7.在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量仪器有_____________．
A.打点计时器 B.低压交流电源 C.秒表 D.重锤
E.铁架台和复夹 F.纸带 G.刻度尺 H.天平
ABDEFG
思维 能力 训练
8.在“验证机械能守恒定律”的实验中：
(1)现有器材是：打点计时器；低压电源；纸带；带夹子的重物；刻度尺；天平；导线；铁架台。其中该实验不需要的器材是______。
(2)实验中，要从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近_____mm并且点迹清晰的纸带进行测量。
(3)某学生在实验中器材安装正确，操作规范，所用交流电的频率为50Hz，但验证结果是重物增加的动能稍小于它减少的重力势能，其主要原因是__________________
________________。
天平
空气阻力做负功
2
思维 能力 训练
纸带受到的摩擦和
小 结
一、实验目的
二、实验原理
三、实验器材
四、实验步骤
五、数据处理
六、误差分析
七、注意事项
同学们
再见！
谢谢指导