8.5 实验：机械能守恒定律-2021-2022学年高一物理期末重难复习课件（人教版2019必修第二册）

8.5 实验：验证机械能守恒定律 第八章 机械能守恒定律 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 1 学习目标及任务 1.理解实验的设计思路，明确实验中需要测量的物理量； 2.知道如何进行实验操作； 3.会选取合适的测量点，能根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离，知道物体运动的瞬时速度的测量方法； 4.能通过实验数据分析得出结论，能定性地分析产生误差的原因。 机械能守恒定律 ▶内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互 相转化，而总的机械能保持不变。 如何通过实验验证机械能守恒定律呢？ 选择一个符合要求的系统和过程，看是否满足机械能守恒的表达式 ▶定律的表达形式： （1）物体初状态的总机械能等于末状态的总机械能。（能量守恒观点） 注意选取零势能面 （2）物体减少的势能等于增加的动能（能量转化观点） 无需选取零势能面 什么样的系统和过程满足只有重力或弹力做功呢？ 物体做自由落体运动 例如： 物体沿光滑斜面下滑 细线悬挂的小球摆动 .......... 这样的过程很多，可以任选一个过程，今天我们选取自由落体运动进行验证机械能守恒定律 研究过程：O→A 实验思路 验证： ？ 要验证上式，需要知道哪些物理量？ 物体O→A下落的高度---- h 物体在O和A点的速度----v 需要测出重物的质量吗？ 不需要测出重物的质量 如何通过实验测得这些物理量？ 实验器材：重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、毫米刻度尺 物体O→A下落的高度h---毫米刻度尺 ▶测量物体下落时的瞬时速度方法： 在纸带上任取几个连续的点（或间隔点数相同的点）A、B、 C..根据学过的匀变速直线运动的规律： 实验步骤 1.按图安装好打点计时器，电源用交流电。将纸带穿过计时器，下端与重物相连。接通电源前，用手提升纸带至重物靠近打点计时器处。 2.先接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带，让重物自由下落。关闭电源，取下纸带备用。 3.重复步骤，打出几条纸带。 4.整理器材。 如何选取纸带进行验证 >取点迹清晰，且前两，点之间的距离接近2m的纸带进行测量。 >重物下落时，选两点O、B >若我们找不到这样一条纸带？ 处理纸带时可以不用到起始点吗? 我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0 势能点，则有： Δh A B 0 h v 2 1 2 gh = v 2 1 2 该图象的斜率表示什么？ 为什么图象通过原点？ 处理数据 验证： 结论：在误差允许范围内，重物下落过程中，重物和地球组成的系统机械能守恒。 特别注意：由于误差的存在，即重物下落过程中要克服阻力做功，实验得到的动能增加量必定稍小于重力势能减少量。（系统误差） 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 注意事项 1.选择重物时，为减小空气阻力影响，要选择体积小、密度大的。 2.安装打点计时器时，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.实验时，先通电源，再释放纸带 4.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。 5.本实验不需要测量重物的质量。 1. 利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。 A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量与势能变化量 C．速度变化量与高度变化量 (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带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。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝________，动能变化量ΔEk＝______________。 【课堂训练】 A mghB (5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2­h图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确：________(填“正确”或“不正确”)。 C 祝同学们学习愉快 $