8.5实验：验证机械能守恒定律—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册课件

8.5实验：验证机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 www.xfwuli.com 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。 我们熟知的运动中，哪些运动满足仅有重力做功？ 我们要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。 情景引入 www.xfwuli.com (1)自由下落的物体只受到重力作用，满足机械能守恒的条件。 (2)物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与物体位移方向垂直，对物体不做功，这种情况也满足机械能守恒的条件。 (3)用细线悬挂的小球摆动时，细线的拉力与小球的运动方向垂直，对物体不做功。如果忽略空气阻力，这个过程中只有重力做功，也满足机械能守恒的条件。 自由落体运动 物体沿光滑斜面下滑 小球的摆动 实验思路 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 思考：如何验证自由落体运动的机械能守恒？ 自由落体运动 ？ = O B 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 方法一： 若要验证O（重物下落的起点）点到B点机械能是否守恒需要测量哪些物理量？ ？ = h h2 h1 O A B C ？ = 需要测量起点O到A、B、C三点的距离h1、h、h2 ？ = 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 方法二：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Δh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。 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 方法三：作v2/2－h图像 从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的v2/2，然后以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2－h图线． 结论：若在误差允许的范围内，图像是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律． O h ？ = 该图像的斜率表示什么？ 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 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。 铁架台 重物 夹子 纸带 复写纸 打点计时器 实验器材 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 实验步骤 1.把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好。 2.把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。 3.接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点。 4.重复上一步的过程，打三到五条纸带。 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 5.选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。 各计数点 l 2 3 4 5 6 下落高度 速度 势能 动能 结论 实验步骤 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 6.用公式vn=hn+1+hn-1/2t，计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3……并记录在表格中。 7.计算各点的重力势能的减少量mgh和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内。 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 1.实验中安装打点计时器时，限位孔必须在同一竖直直线上，以减少摩擦阻力，计时器离地面的高度约1m，实验用的纸带60 cm即可。 2.实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常以后，才能松开纸带，让重物落下。 3.纸带上端要用手提着静止，这样保证下落的速度v为0。并且纸带上打出的第一个点是清晰的一 个小点。 注意事项 新课教学 www.xfwuli.com 一、研究自由下落物体的机械能 4.测量下落高度时，都必须从起点算起，不能搞错，为了减小测量h值的误差，选取的各计数点要离起始点远些。 5.实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（注意是打点计时器的阻力