§8.5 实验：验证机械能守恒定律-2021-2022学年高一物理同步备课精选课件（人教版2019必修第二册)

§8.5 实验：验证机械能守恒定律 复习回顾 1、什么叫机械能守恒？ 2、机械能守恒的条件是什么？ 3、自由落体运动的物体，机械能守恒吗？ 质量为m的物体从O点自由下落，以地面为零参考面，经过A、B两点的速度分别为VA和VB，A、B两点距地面的高度分别为hA、hB。 4、如何推导机械能守恒的表达式？ 本实验借助 实验目的 验证机械能守恒定律 自由落体运动 实验原理 请同学们完成以下填空： 物体做自由落体运动，只有____ 做功，物体的 _______与____ 相互转化，但总的机械能不变。若物体的某一时刻的瞬时速度是v，下落高度是h,则有________ 即 验 证： h v 实验原理 2 A 2 B 2 1 2 1 mv mv mgΔh - = ？ 要证明上式是否成立，需要测量哪些物理量？ 如何测量这些物理量？ ① 电火花计时器 ② 重物 ③ 纸带 ④ 铁架台（带铁夹） ⑤ 毫米刻度尺 实验器材 测量这些物理量，需要哪些器材？ ⑥交流电源 实验步骤与操作 1、选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？ 我们要求重物作自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。 2、安装打点计时器时，应注意什么问题？ 计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。 3、这样做的目的是什么? 减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差；保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算． 实验步骤与操作 4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？ 先通电源，再释放纸带 5、释放纸带时应注意什么问题？ 释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。 实验步骤与操作 按如下实验步骤进行实验 ①用天平测量重物的质量 ②按照课本所示装置安装打点计时器 ③将纸带穿过计时器，下端与重物相连 ④接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带 ⑤及时切断电源，取下纸带，标上纸带号 ⑥更换纸带，重复以上步骤 ⑦整理器材，使器材复位 实验步骤与操作 讨论： 本实验要不要测物体的质量？ 不需要测量物体的质量 mgh = mv2/2 只证明 gh = v2/2 如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须知道物体的质量（即：用天平测物体的质量） 讨论课文中“纸带上某两点的距离等于重物……”中的“某两点”如何选取？ h v 我们验证： 需要从起始点开始算起，如右图： 可以想一想2mm是怎么来的？ 数据处理 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。 实际上我们完全可以回避起始点的 7 1 13 我们可以选取7、13两点，比较它们的机械能E7和E13,以点13为0势能参考点，则有： EK7＋mgh＝EK13 数据处理 重物的速度如何测量？ 重物的速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出，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。比较重物在某两点的动能与势能之和，就能验证机械能是否守恒。 数据处理 速度测量 利用匀变速直线运动的规律 可以用 AC 的平均速度代表 B 的瞬时速度。 请同学们独立推导此表达式 推导 利用匀变速直线运动的规律 如图A、B、C是纸带上相邻的三个点，纸带以加速度a做匀加速运动，所以A、C两点的距离可以表示为： A、C的平均速度： 另一方面: 所以: 结合v-t图象了解瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义． 推导 利用匀变速直线运动的规律 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。 数据记录 测量点n 1 2 3 4 5 6 高度hn /m 速度vn /m/s 势能EP /J 动能EK /J 可不可以用图象处理数据? 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？ 误差分析 EP ＞ EK 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