8.5实验：验证机械能守恒定律 课件— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修二20张PPT
文档属性
| 名称 | 8.5实验：验证机械能守恒定律 课件— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修二20张PPT |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-20 07:17:10 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
横县百合完全中学——韦衍虎
8.5实验：验证机械能守恒定律
问题导入
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。
初状态
=
末状态
势能
动能
势能
动能
mgh1
mgh2
一、实验思路
①自由下落的物体
v
条件：只有重力或弹力做功
G
，重力势能?动能
把空气阻力忽略掉了以后，只受到重力作用。
平抛运动
抛体运动也可以用来研究机械能守恒定律。
②物体沿光滑斜面下滑
G
FN
支持力与物体位移方向垂直,对物体不做功，只有重力做功，这种情况也满足机械能守恒的条件。
(上升)
v
v
③细线悬挂的小球摆动
G
T
细线的拉力与小球的运动方向垂直，对物体不做功，只有重力做功，也满足机械能守恒的条件。
v
二、物理量的测量
重力势能的定义式：Ep=mgh
动能的定义式：
①物体的质量m：
②物体所处位置的高度h：
天平
直尺
③物体的瞬时速度v：
打点计时器和纸带
m
h
v
1
2
3
4
5
6
三、数据分析
末状态
=
初状态
势能
动能
势能
动能
mgh1
mgh2
根据选定的实验方案设计相应的表格记录实验数据
验证机械守恒
动能变化与重力势能的变化：
Δh
纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化。
?EP=mg?h
参考案例1
研究自由下落物体的机械能
纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点的平均速度。
比较重物在某两点间的动能变化与势能变化，就能验证机械能是否守恒。
这样也就知道了它在各点的瞬时速度，从而得到它在各点的动能。
↓?EP=↑?Ek
要注意的问题
2.重物下落过程中，除了重力外会受到哪些阻力？怎样减少这些阻力对实验的影响？
①纸带与限位孔之间的摩擦阻力。
②打点记时器的限位孔和纸带必须在同一竖直线上，并且打点计时器上方的纸带不能耷拉着的，要用手把它拉直。需选取密度较大的物体做重锤，以减小空气阻力的影响。
1.先打开打点计时器，然后释放纸带
3.重物下落时，最好选择哪两个位置作为过程的开始和终结的位置？
先开打点计时器后放纸带造成的
起始点的确定：
找到相距大约2mm的一对点，前面的那个点就是起点。
一次测量读数的方法：
h1
h2
?h=h1-h2
A
B
C
m
h
v
1
2
3
4
5
6
末状态
=
初状态
势能
动能
势能
动能
mgh1
mgh2
根据选定的实验方案设计相应的表格记录实验数据
验证机械守恒
重力势能的减少=动能的增量：
由于有阻力的存在：
重力势能=动能+热
重力势能的减少量>动能的增量
实验时，也可以不测量重物的质量。想一想，这是为什么？
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。
所以，无需测量物体的质量。
课堂练习
例1：利用这个装置做“验证机械能守恒定律”实验
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是
（
）
A.交流电源
B.刻度尺
C.天平(含砝码)
D.秒表
AB
打点计时器需要用交流电电源，且具有计时功能，纸带长度测量需要到刻度尺。
质量可以约去。
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸帯上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为如hA、hB、hC。
已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T，设重物的质量m,从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了多少？动能变化了多少？
解：由重力势能的变化式子：
因为初始点ho=0
?EP=mghB-mgho
所以?EP=mghB
由动能的变化式子：
因为初始点vo=0
所以
根据平均速度等于该段时间的中间时刻的速度，
（3）很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的増加量，你认为原因是什么？
由于有阻力的存在：
重力势能=动能+热
重力势能的减少量>动能的增量
参考案例2
研究沿斜面下滑物体的机械能
G
FN
v
?h
B
A
?h=h1-h2
高度差测量用直尺。
速度的测量用光电门：
课堂练习
例2：一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下:
A.将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平
B.测出遮光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离I
D.释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间
E.用天平称出托盘和桂码的总质量
F.........
回答下列问题:
(1
)在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了多少？
解：
我们研究的是滑块和托盘砝码组成的系统，在该系统中托盘的高度下降，重力势能转化为系统的动能，即系统减少的重力势能即为托盘和砝码减少的：
?Ep=mgl
(2)为验证机械能守恒定律，还需要测量哪个物理量？
重力势能转化为系统的动能，为了验证机械能守恒，需满足的关系是：
挡光条通过光电门的速率：
所以还需要测量滑块和挡光条的总质量M。
(3)若要符合机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？
一、实验思路
二、物理量的测量
①重物的质量用天平测出
②用直尺量纸带上某两点的距离。
③纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点的平均速度。
课堂小结
满足机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功，或重力势能?动能
?EP=?Ek
三、数据分析
重力势能的减少=动能的增量：
横县百合完全中学——韦衍虎
8.5实验：验证机械能守恒定律
问题导入
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。
初状态
=
末状态
势能
动能
势能
动能
mgh1
mgh2
一、实验思路
①自由下落的物体
v
条件：只有重力或弹力做功
G
，重力势能?动能
把空气阻力忽略掉了以后，只受到重力作用。
平抛运动
抛体运动也可以用来研究机械能守恒定律。
②物体沿光滑斜面下滑
G
FN
支持力与物体位移方向垂直,对物体不做功，只有重力做功，这种情况也满足机械能守恒的条件。
(上升)
v
v
③细线悬挂的小球摆动
G
T
细线的拉力与小球的运动方向垂直，对物体不做功，只有重力做功，也满足机械能守恒的条件。
v
二、物理量的测量
重力势能的定义式：Ep=mgh
动能的定义式：
①物体的质量m：
②物体所处位置的高度h：
天平
直尺
③物体的瞬时速度v：
打点计时器和纸带
m
h
v
1
2
3
4
5
6
三、数据分析
末状态
=
初状态
势能
动能
势能
动能
mgh1
mgh2
根据选定的实验方案设计相应的表格记录实验数据
验证机械守恒
动能变化与重力势能的变化：
Δh
纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化。
?EP=mg?h
参考案例1
研究自由下落物体的机械能
纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点的平均速度。
比较重物在某两点间的动能变化与势能变化，就能验证机械能是否守恒。
这样也就知道了它在各点的瞬时速度，从而得到它在各点的动能。
↓?EP=↑?Ek
要注意的问题
2.重物下落过程中，除了重力外会受到哪些阻力？怎样减少这些阻力对实验的影响？
①纸带与限位孔之间的摩擦阻力。
②打点记时器的限位孔和纸带必须在同一竖直线上，并且打点计时器上方的纸带不能耷拉着的，要用手把它拉直。需选取密度较大的物体做重锤，以减小空气阻力的影响。
1.先打开打点计时器，然后释放纸带
3.重物下落时，最好选择哪两个位置作为过程的开始和终结的位置？
先开打点计时器后放纸带造成的
起始点的确定：
找到相距大约2mm的一对点，前面的那个点就是起点。
一次测量读数的方法：
h1
h2
?h=h1-h2
A
B
C
m
h
v
1
2
3
4
5
6
末状态
=
初状态
势能
动能
势能
动能
mgh1
mgh2
根据选定的实验方案设计相应的表格记录实验数据
验证机械守恒
重力势能的减少=动能的增量：
由于有阻力的存在：
重力势能=动能+热
重力势能的减少量>动能的增量
实验时，也可以不测量重物的质量。想一想，这是为什么？
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。
所以，无需测量物体的质量。
课堂练习
例1：利用这个装置做“验证机械能守恒定律”实验
（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是
（
）
A.交流电源
B.刻度尺
C.天平(含砝码)
D.秒表
AB
打点计时器需要用交流电电源，且具有计时功能，纸带长度测量需要到刻度尺。
质量可以约去。
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸帯上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为如hA、hB、hC。
已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T，设重物的质量m,从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了多少？动能变化了多少？
解：由重力势能的变化式子：
因为初始点ho=0
?EP=mghB-mgho
所以?EP=mghB
由动能的变化式子：
因为初始点vo=0
所以
根据平均速度等于该段时间的中间时刻的速度，
（3）很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的増加量，你认为原因是什么？
由于有阻力的存在：
重力势能=动能+热
重力势能的减少量>动能的增量
参考案例2
研究沿斜面下滑物体的机械能
G
FN
v
?h
B
A
?h=h1-h2
高度差测量用直尺。
速度的测量用光电门：
课堂练习
例2：一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下:
A.将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平
B.测出遮光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离I
D.释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间
E.用天平称出托盘和桂码的总质量
F.........
回答下列问题:
(1
)在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了多少？
解：
我们研究的是滑块和托盘砝码组成的系统，在该系统中托盘的高度下降，重力势能转化为系统的动能，即系统减少的重力势能即为托盘和砝码减少的：
?Ep=mgl
(2)为验证机械能守恒定律，还需要测量哪个物理量？
重力势能转化为系统的动能，为了验证机械能守恒，需满足的关系是：
挡光条通过光电门的速率：
所以还需要测量滑块和挡光条的总质量M。
(3)若要符合机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？
一、实验思路
二、物理量的测量
①重物的质量用天平测出
②用直尺量纸带上某两点的距离。
③纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点的平均速度。
课堂小结
满足机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功，或重力势能?动能
?EP=?Ek
三、数据分析
重力势能的减少=动能的增量：