人教版必修2 7．9实验：验证机械能守恒定律 （共25张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版必修2 7．9实验：验证机械能守恒定律 （共25张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 274.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-16 11:04:28 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
3、自由落体运动的条件是什么？
运动过程中机械能守恒吗？
1、机械能守恒定律的内容和表达式是什么？
2、机械能守恒定律的条件是什么？
复习回顾
7.9实验：验证机械能守恒定律
1、若物体由静止下落高度h时，它的瞬时速度为v，那么重力势能的减小量为mgh，动能的增加量为 1/2mv2
h
v
mgh =
mv 2
1
2
二、实验原理
看它们在实验误差允许的范围内是否是相等，如果相等则验证了机械能守恒
借助自由落体运动来验证机械能守恒定律
一、实验目的
2、若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA?再测出物体由A点下落△h后经过B点的速度vB 则在误差允许范围内，由计算得出
机械能守恒定律即被验证。
三、实验器材：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。
打点计时器
纸带
重物
？
铁架台
四、实验步骤
A、把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与交流电源相连接；
B、把纸带固定在重锤上；
C、将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提,使重锤停在靠近打点计时器的地方；
G、依据 ΔEP减=ΔEk增得 gh=v2/2进行验证
G、处理数据。计算vn及对应动能，
比较 是否相等
D、接通电源，然后释放纸带；
E、断开电源，更换纸带。选出前两个点间距离接近2mm的纸带，并在第一个点处标出计数点0，稍远较清晰的点迹上标出计数点1、2、3、4、5。
F、用刻度尺量出所选取的计数点到第一个点0之间的距离
本实验要不要测量物体的质量？
mgh =
mv 2
1
2
gh =
v 2
1
2
无需测量物体的质量
如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。
思考：
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？
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。
可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?
我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0 势能点，则有：
EKA＋mgΔh＝EKB
Δh
A
B
思考：
注意
计算物体的速度可有三种方法
第1、2种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用
m
（kg） h
（ m） V
（m/s） 势能减少量
mgh(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、数据记录与数据处理
0
h
v 2
1
2
图象法处理数据
gh =
v 2
1
2
该图象的斜率表示什么？
为什么图象通过原点？
结论：在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能守恒。
实验中，重锤的重力势能减小 略大于 其动能增加，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。
重力势能的减少大于动能的增加。
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
思考与讨论：重力势能的减少与动能的增加哪个大一些呢？原因是什么呢？
误差分析
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）打点记时器必须接50Hz交流低压电源.
（4）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。
（5）实验中，只要验证gh是否等于v2/2即可，不用测重锤的质量。
误差分析：由于重锤克服阻力作功，所以动能增加量略小于重力势能减少量。
七、实验改进
物体下落过程中通过某一位置时的速度可以用光电计时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差．
速度的测量：
如何测物体的瞬时速度：
结论：做匀变速运动的纸带
上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度
1.为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：____________________________；缺少的器材是 。
2.在验证机械能守恒定律时，如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于______的数值。
秒表、低压直流电源、天平
g
低压交流电源、重锤、刻度尺
通过原点的直线
3、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
h=gt2/2=10×0.022/2=0.002m=2mm
纸带受到的摩擦和空气阻力做负功
4、某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上：____________________________________．
A．断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；
B．把纸带固定在重锤上；
C．将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；
D．把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；
E．接通电源，同时释放纸带；
F．求出重锤重力势能的减少量△EP和动能的增加量△EK，比较△EP和△EK得出实验结论；
G．用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点0之间的距离．
DBCE AG F
5、在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为___________________________ ， 在打第5个计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为__________________。
（s6+s5+s4-s3-s2–s1）/9T2
（s5+ s6）/2T
6、某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度
vB= m/s，重锤的动能EkB= J。
1.175
0.69
②从开始下落算起，打点计时器打B点时的重
力势能减小量为 J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内， 重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。
机械能守恒
0.69
7、 斜面长100cm，高60cm，某同学以质量为400g的小车沿斜面下滑来验证机械能守恒定律，他从记录小车运动的打点纸带上选取了A、B、C、D四个计数点，已知每相邻两点间对应的时间间隔为0.1s，A与B、B与C、C与D之间的距离分别为10cm、15cm、20cm，则小车由纸带上对应打B点时运动到打C点时，小车动能增加了_________________J，重力势能减小了__________________J．实际上此过程机械能并不守恒是由于_____________________ ，若减小斜面倾角，将使本实验的误差__________．（填“增大”、“减小”、“不变”）．
增大
0.3
0.35
摩擦力对小车做了功
3、自由落体运动的条件是什么？
运动过程中机械能守恒吗？
1、机械能守恒定律的内容和表达式是什么？
2、机械能守恒定律的条件是什么？
复习回顾
7.9实验：验证机械能守恒定律
1、若物体由静止下落高度h时，它的瞬时速度为v，那么重力势能的减小量为mgh，动能的增加量为 1/2mv2
h
v
mgh =
mv 2
1
2
二、实验原理
看它们在实验误差允许的范围内是否是相等，如果相等则验证了机械能守恒
借助自由落体运动来验证机械能守恒定律
一、实验目的
2、若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA?再测出物体由A点下落△h后经过B点的速度vB 则在误差允许范围内，由计算得出
机械能守恒定律即被验证。
三、实验器材：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。
打点计时器
纸带
重物
？
铁架台
四、实验步骤
A、把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与交流电源相连接；
B、把纸带固定在重锤上；
C、将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提,使重锤停在靠近打点计时器的地方；
G、依据 ΔEP减=ΔEk增得 gh=v2/2进行验证
G、处理数据。计算vn及对应动能，
比较 是否相等
D、接通电源，然后释放纸带；
E、断开电源，更换纸带。选出前两个点间距离接近2mm的纸带，并在第一个点处标出计数点0，稍远较清晰的点迹上标出计数点1、2、3、4、5。
F、用刻度尺量出所选取的计数点到第一个点0之间的距离
本实验要不要测量物体的质量？
mgh =
mv 2
1
2
gh =
v 2
1
2
无需测量物体的质量
如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。
思考：
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？
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。
可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?
我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0 势能点，则有：
EKA＋mgΔh＝EKB
Δh
A
B
思考：
注意
计算物体的速度可有三种方法
第1、2种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用
m
（kg） h
（ m） V
（m/s） 势能减少量
mgh(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、数据记录与数据处理
0
h
v 2
1
2
图象法处理数据
gh =
v 2
1
2
该图象的斜率表示什么？
为什么图象通过原点？
结论：在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能守恒。
实验中，重锤的重力势能减小 略大于 其动能增加，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。
重力势能的减少大于动能的增加。
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
思考与讨论：重力势能的减少与动能的增加哪个大一些呢？原因是什么呢？
误差分析
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）打点记时器必须接50Hz交流低压电源.
（4）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。
（5）实验中，只要验证gh是否等于v2/2即可，不用测重锤的质量。
误差分析：由于重锤克服阻力作功，所以动能增加量略小于重力势能减少量。
七、实验改进
物体下落过程中通过某一位置时的速度可以用光电计时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差．
速度的测量：
如何测物体的瞬时速度：
结论：做匀变速运动的纸带
上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度
1.为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：____________________________；缺少的器材是 。
2.在验证机械能守恒定律时，如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于______的数值。
秒表、低压直流电源、天平
g
低压交流电源、重锤、刻度尺
通过原点的直线
3、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
h=gt2/2=10×0.022/2=0.002m=2mm
纸带受到的摩擦和空气阻力做负功
4、某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上：____________________________________．
A．断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近2mm的纸带；
B．把纸带固定在重锤上；
C．将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；
D．把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；
E．接通电源，同时释放纸带；
F．求出重锤重力势能的减少量△EP和动能的增加量△EK，比较△EP和△EK得出实验结论；
G．用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点0之间的距离．
DBCE AG F
5、在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为___________________________ ， 在打第5个计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为__________________。
（s6+s5+s4-s3-s2–s1）/9T2
（s5+ s6）/2T
6、某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度
vB= m/s，重锤的动能EkB= J。
1.175
0.69
②从开始下落算起，打点计时器打B点时的重
力势能减小量为 J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内， 重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。
机械能守恒
0.69
7、 斜面长100cm，高60cm，某同学以质量为400g的小车沿斜面下滑来验证机械能守恒定律，他从记录小车运动的打点纸带上选取了A、B、C、D四个计数点，已知每相邻两点间对应的时间间隔为0.1s，A与B、B与C、C与D之间的距离分别为10cm、15cm、20cm，则小车由纸带上对应打B点时运动到打C点时，小车动能增加了_________________J，重力势能减小了__________________J．实际上此过程机械能并不守恒是由于_____________________ ，若减小斜面倾角，将使本实验的误差__________．（填“增大”、“减小”、“不变”）．
增大
0.3
0.35
摩擦力对小车做了功