8.5 实验：验证机械能守恒定律 课件(共23张PPT)-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

(共23张PPT)
8.5实验：验证机械能守恒定律
1．验证机械能守恒定律。　
2．熟悉瞬时速度的测量方法。　
3．能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因。
学习目标
机械能守恒定律告诉我们，在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能相互转化时总的机械能保持不变。下面我们通过实验来研究物体运动过程中动能与重力势能的变化，从而验证机械能守恒定律。
上一节课我们只是从物理学知识推导出机械能守恒定律，物理学是一门实验科学，任何规律、公式都要经得起实验的验证，本节通过实验来验证机械能守恒的定律，进一步加深对该规律的理解。
新课导入
【实验目的】
学会用打点计时器验证机械能守恒定律的实验方法和技能。
一、实验
【实验器材】
铁架台(含铁夹),打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,导线,毫米刻度尺,重物(纸带夹)。
【实验原理与设计】
1.实验的基本思想——验证性实验:
验证在自由落体运动中,物体下落过程减少的重力势能和增加的动能相等。实验原理:
(1)在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势
能和动能互相转化,但总的机械能保持不变。若物体某
时刻瞬时速度为v,下落高度为h,则重力势能的减少量
为mgh,动能的增加量为 mv2,看它们在实验误差允许
的范围内是否相等,若相等则验证了机械能守恒定律。
(2)计算打第n个点速度的方法:测出第n个点与相邻前
后点间的距离xn和xn+1,由公式vn= 或vn=
算出,如图所示:
2.实验设计——两个物理量的测量方法:
(1)高度h的测量
用刻度尺测量物体下落过程的高度h。
(2)速度v的测量
利用匀变速直线运动中某段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度,来求某点的瞬时速度。
质量
运动速度
天平
刻度尺
三、数据分析
用落体法验证机械能守恒定律
1、实验步骤
（1）仪器安装:按图示装置竖直架稳打点计时器，并用导线将打点计时器接在电源上。
（2）打纸带:将长约1m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重锤静止在靠近打点计时器的地方。接通电源，松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。
（3）换几条纸带，重复上面的实验。
（3）误差分析
①本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服空气阻力及打点计时器的摩擦阻力做功，故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp，即ΔEk＜ΔEp，这属于系统误差。改进的办法是调整器材的安装和选用质量和密度较大的重物，尽可能地减小阻力的影响。
②本实验的偶然误差主要来源于长度的测量。减小误差的办法是测下落距离时都从O点量起，一次将各计数点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值。
【针对训练】
1 ．某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是（ ）
A.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源
B.将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度
C.先释放纸带，再接通电源
D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
C
2．(多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，有关重物的质量，下列说法中正确的是(　　)
A．应选用质量较大的重物，使重物和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力
B．应选用质量较小的重物，使重物的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动
C．不需要称量重物的质量
D．必须称量重物的质量，而且要估读到0.01 g
AC
课堂小结研究自由下落物体的机械能1.实验操作2.计算速度3.验证守恒方法、数据处理