8.5实验：验证机械能守恒定律—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共21张PPT)

第八章 机械能守恒定律 8.5实验：验证机械能守恒定律 必修二 【知识目标】 1.理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量； 2.知道实验中选取测量点的有关要求，会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，掌握测量物体运动的瞬时速度的方法； 3.能正确进行实验操作，能够根据实验数据进行分析并得出结论； 4.能定性的分析产生实验误差的原因，并总结减小实验误差的方法。 【核心素养】 1.通过知识的应用，促进学生能量观念的发展和深入理解； 2.在观察和实验的基础上进行科学推理和论证，培养学生的科学思维； 3.能根据解决问题的需要收集和选择有用信息，设计方案，培养学生的科学探究能力； 4.引导学生在实验中如实客观的对待所获取的数据，使学生养成实事求是的科学态度与社会责任，同时培养学生的合作精神，激发学生学习兴趣。 1.机械能守恒定律的条件是什么？ 2.在我们所学过的情境，有哪些模型机械能是守恒的呢？ 3.能否利用这些模型进行验证机械能守恒的实验呢？ 4.如果可以需要测量哪些物理量？如何测量？ 5.验证到什么结果说明机械能守恒？ 创设情境 提出问题 1.物体做自由落体运动 2.物体做平抛运动 3.物体沿光滑曲面运动 4.小球在竖直面内的摆动 …… 合作讨论 构建模型 机械能守恒条件：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变 构建模型 物体做自由落体运动 合作讨论 构建模型 科学推理 科学论证 以自由落体运动来验证机械能守恒定律 重力势能的减少量与动能增加量是否在误差允许范围内相等 物体做自由落体运动 合作讨论 构建模型 科学推理 科学论证 高度——刻度尺 速度——处理纸带 可行性很强 物体做自由落体运动 合作讨论 构建模型 改进 高度——刻度尺 速度——处理纸带 注意事项 1.打点计时器安装时，要使两限位孔的中线在同一 线上，以减小摩擦阻力. 2.应选用体积小密度较 的重物.可使空气阻力的影响相对减小. 3.实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落. 4.本实验中 (填“需要”或“不需要”)测重物的质量m. 5.若选择起点和第n点，则选择开始两点间距接近2mm的纸带 竖直 大 不需要 误差分析 本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的 引起的系统误差. 重力势能的减小量应略大于动能的增加量 摩擦阻力 例1　某同学用如图4甲所示装置“验证机械能守恒定律”时，所用交流电源的频率为50 Hz，得到如图乙所示的纸带.选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0＝19.00 cm，点A、C间的距离为s1＝8.36 cm，点C、E间的距离为s2＝9.88 cm，g取9.8 m/s2，测得重物的质量为m＝1 kg. (1)下列做法正确的有________. A.必须要称出重物和夹子的质量 B.图中两限位孔必须在同一竖直线上 C.将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器 D.实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源 E.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置 √ (2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是_____J，打下C点时重物的速度大小是_____ m/s.(结果均保留三位有效数字) 2.68 2.28 解析　重物减少的重力势能为： ΔEp＝mgh＝mg(s0＋s1)＝1 kg×9.8 m/s2×(19.00＋8.36)×10－2 m≈2.68 J (3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以 为纵坐标、s为横坐标画出的图像应是下列选项中的________. √ 物体做平抛运动 合作讨论 构建模型 科学推理 科学论证 高度——刻度尺 初速度——光电门计时器 末速度——落点位置无法确定 实验可行，但有待商榷 小球沿光滑斜面下滑 合作讨论 构建模型 科学推理 科学论证 高度——刻度尺 速度——光电门计时器 光滑——气垫导轨装置 实验可尝试 小球在竖直面内摆动 合作讨论 构建模型 科学推理 科学论证 思路2：小球由静止释放摆到最低点的过程中重力势能转化成动能 实验可尝试 思路1：小球总能摆到原来的等高点 光电门计时器 二 例2　现利用如图5所示装置“验证机械能守恒定律”.图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2 s、2.00×10－2 s.已知滑