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）高中物理必修第二册

2021.5.19 计数点 坐标/cm t/s v/(m/s) (vi2-v12)/2 ghi-1 0 0.00 0 1 2.60 0.04 0.835 0 0 2 6.68 0.08 1.22 0.3955875 0.3998808 3 12.36 0.12 1.6425 1.000290625 0.9565776 4 19.82 0.16 2.01875 1.6890632812 1.6877322 5 28.51 0.2 2.405 2.5434 2.5394391 6 39.06 0.24 2.81625 3.6170195312 3.5734446 7 51.04 0.28 3.1575 4.636290625 4.7476044 8 64.32 0.32 T= 0.04 g 9.801 Sheet2 Sheet3 $ 实验:验证机械能守恒定律 5 5 将质量很大的两个钢球(质量不同)由静止释放.大钢球会追上小钢球吗？ 两球组成的系统，机械能守恒吗？ 2 机械能守恒定律是自然界的物理规律，不是动能定理的推论.物理定律来源于各类现象的研究和分析，自然规律只能被发现，无法被创造. 任何物理定律要经受实验的检验. 问题：你能举出机械能守恒的情境吗？ 如何设计实验验证机械能守恒定律？ 3 一、研究自由下落物体的机械能 问题1.阻力与哪些因素有关？如何减小阻力？对物体有何要求？ 粉笔头、纸团、签字笔、钢球、重锤、书籍等.哪些物体能作为实验材料？ 问题2：如何测量物体速度？如何测重力势能?需用到哪些器材？ 问题3：如何验证机械能是否守恒？ 4 5 A点速度vA=xA/(2T ) B点速度vB=xB/(2T ) 若1/2·mvB2-1/2·mvA2=mgh 说明机械能守恒 思考与讨论：①重物质量必须测量吗？ ②重力加速度取多少？ 若vB2/2-vA2/2=gh，机械能守恒 6 ·· · · · · · · · · A B xA xB h 问题4：数据记录表格？数据处理方法？ 问题5：重物初始位置在哪里？为什么？ 问题6：若打不出点或打点不清晰，原因可能是什么?如何解决？ 问题7：实验中选用两个点处理数据.若动能变化量和重力势能减少量近似相等，能验证机械能守恒吗？ 如何提高实验的可信度？ 7 验证起始点到各计数点动能增加量和势能减少量是否相等 计算出计数点1的速度v1，算出各计数点的速度vi，测量计数点 i 到计数点1的距离hi。 8 ·· · · · · · · · · · · 1 2 3 4····· i i+1 hi 实验步骤 将打点计时器放置在实验台桌面边缘.保证重锤下落时不与其他物体发生碰撞. 纸带连接重锤.将纸带穿过打点计时器的限位孔，用手提着，重锤初始位置靠近打点计时器. 接通打点计时器的电源，1-2s后，释放纸带。 舍弃开头过于密集的点,选择一个点作为起始点.在起始点下方标记0，然后每隔适当点，选择下一个计数点,标记1、2、3……。 9 将刻度尺压在纸带上，并使某个示数与计数点0对齐，读取各计数点在刻度尺上的示数.记录在表格中. 计算各计数点的瞬时速度. 选择较远的两个计数点，计算出动能变化量和势能变化量，比较在误差范围内是否近似相等. 选择其他数据，比较结论是否相同. 10 思考与讨论：分析表中数据，你能得到什么结论？ 11 计数点 坐标/cm t/s v/(m·s-1) (vi2-v12)/2 gh1-i 0 0.00 0 —— —— —— 1 2.60 0.04 0.84 0 0 2 6.68 0.08 1.22 0.396 0.400 3 12.36 0.12 1.64 1.000 0.957 4 19.82 0.16 2.02 1.689 1.688 5 28.51 0.20 2.40 2.543 2.539 6 39.06 0.24 2.82 3.617 3.573 7 51.04 0.28 3.16 4.636 4.748 8 64.32 0.32 —— —— —— 二、研究沿斜面下滑物体的机械能 12 12 测得图中L=1m,x=0.5m,H=20cm,m=500g.滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s，当地重力加速度g=9.80m/s2.试判断机械能是否守恒. 13 说一说：对比自由落体运动实验和气垫导轨实验验证机械能守恒定律，它们分别有什么优势和不足？ 14 必须由学生发言分析，培养学生分析综合判断能力。 14 课堂小结 研究自由下落物体的机械能 1.实验