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粤教版 必修二 第四章
第四章 机械能及守恒定律
第六节 验证机械能守恒定律
1. 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:
守恒观点
(1)EK2+EP2=EK1+EP1 即 E2=E1
转化观点
转移观点
或 ΔEk减=ΔEp增
或 ΔEA减=ΔEB增
(3)ΔEA= - ΔEB
(2)ΔEk= - ΔEp
注意零势面选取
关注初、末状态动能和势能的变化量
知识回顾:机械能守恒定律
关注系统不同物体机械能的变化量
机械能守恒定律能否用实验进行验证呢?
铁架台(带铁夹)
实验探究:利用重物的自由下落验证机械能守恒定律
理论推导:
物理量的测量:速度、高度
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
实验探究:利用重物的自由下落验证机械能守恒定律
实验目的
1.会用打点计时器打下的纸带计算物体的运动速度和位移。
2.探究自由落体运动物体的机械能守恒。
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
实验探究:利用重物的自由下落验证机械能守恒定律
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
实验探究:利用重物的自由下落验证机械能守恒定律
毫米刻度尺
交流
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
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。
实验探究:利用重物的自由下落验证机械能守恒定律
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
3.选纸带
① 根据mgh=mv2验证
应选点迹清晰,所打点在同一条直线上,且第1、2两点间距离略小于2mm的纸带(根据h=gt2,当t=0.02s时h=1.96mm,说明重物是在打第一个点时开始下落的).
数据处理:
利用起始点和第n点计算,求mghn和
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
3.选纸带
数据处理(图像法)
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
3.选纸带
② 根据mgΔh=验证
由于重力势能的相对性,处理纸带时,选择适当的点为基准点,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否略小于2 mm就无关紧要了,只要后面的点迹清晰就可选用.
数据处理:
任取两点如B、D,测出hBD,计算出mghBD
mghBD=
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
实验探究:利用重物的自由下落验证机械能守恒定律
1.在进行长度测量时,测量及读数不准造成误差。
2.重物下落要克服阻力做功,部分机械能转化成内能,下落高度越大,机械能损失越多,所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次略有减小的现象。
3.由于交流电的周期不稳定,造成打点时间间隔变化而产生误差。
误差分析
实验目的
实验原理
实验器材
实验步骤
数据处理
误差分析
注意事项
实验探究:利用重物的自由下落验证机械能守恒定律
1、应尽可能控制实验满足机械能守恒的条件,这就要求尽量减小各种阻力的影响,采取的措施有:
注意事项
(1)安装打点计时器时,必须使两个限位孔的中线严格竖直,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减小,增大密度可以减小体积,使空气阻力减小。
实验探究:利用重物的自由下落验证机械能守恒定律
注意事项
(1)以第一个点为起点时,要验证的是,
必须保证纸带上的第一个点为重物静止释放时打的点,所以前两个点的间距为2 mm(h= gt2= ×10×(0.02)2 m=2 mm)
(2)以下落中某点为起点时,要验证的是m- m=mghmn,
这时选择纸带不需要满足两点间距为2 mm。
3.计算速度:不能用v=gt或, 否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误。
2.纸带选取:
1.(1)在“验证机械能守恒定律”实验中,在下面所列举的该实验的几个操作步骤中,有两项是错误的或者是没有必要进行的,它们是________(填字母代号).
A.按照图甲所示的装置安装器件
B.将电磁打点计时器接到学生电源的直流输出端上
C.用天平测量出重物的质量
D.先接通电源开关,再放手让纸带和重物下落
E.在打出的纸带上,选取合适的两点,测量两点
的速度和他们之间的距离
F.验证减少的重力势能是否等于增加的动能,
即验证机械能是否守恒
课堂练习
BC
1.在“验证机械能守恒定律”实验中
(2)本次实验中,打点周期为0.02 s,自由下落的重物质量为2 kg,打出一条理想纸带的数据如图乙所示,单位是cm,g取9.8 m/s2.点O、A之间还有多个点没画出,
从起点O到打下B点的过程中,重力势能的减少量ΔEp=________ J,
此过程中物体动能的增量ΔEk=________ J(答案保留三位有效数字),
实验结论是__________________________________________________________.
0.982
0.960
在误差允许范围内,重物下落过程的机械能守恒
课堂练习
方案Ⅱ 研究沿斜面下滑物体的机械能
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.
实验装置如图所示.
ΔEp=mgΔh
ΔEk=m
提醒 实验时,s值要取得适当小些,减少滑块克服阻力做的功,使ΔEp和ΔEk两个值更接近.