8.5实验：验证机械能守恒定律 课件-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

绿色课堂展示课 执教课题：机械能守恒定律 执教主题：验证机械能守恒定律 两型引入 思考：机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达形式？ 1.条件：仅有重力或弹力做功。 2.表达式： （1）守恒的角度：E1=E2 （2）转化的角度： △Ek增= △ EP减 （3）转移的角度： △EA增=△ EB减 思考：我们熟知的运动中，哪些运动满足仅有重力做功？ 重点微视 小球的摆动 x y 平抛运动 钩码拉动滑块的运动 自由落体运动 重点微视 h v 一.实验原理 物体做自由落体运动时，重力势能转化成动能。在误差范围内，若能证明减少的重力势能等于增加的动能，则证明了机械能守恒。 ？ = 重点微视 自由落体运动 O B 一.实验原理 重点微视 h vB 1.重物自由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h后经过B点的速度vB 则在误差允许范围内，由计算得出 A B vA 2.若选A点位于物体起始点，则VA=0，在误差范围内也可以验证机械能守恒。 本实验：选第二种方法 一.实验原理 重点微视 ①重物的质量用天平测出 ②用直尺量纸带上某两点的距离。 Δh 纸带上某两点的距离等于重物下落的高度， 这样就能得到重物下落过程中势能的变化。 重力势能EP=mgh 二.实验方法 重点微视 ③纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点的平均速度。 ④比较重物在某两点间的动能变化与势能变化，就能验证机械能是否守恒。 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。 二.实验方法 重点微视 打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、交流电源等。 夹子 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 二.实验器材 h 重点微视 三.实验步骤 穿纸带 安装打点计时器 打纸带 纸带穿过计时器，下端与重物相连且让重物靠近打点计时器。 更换纸带重复实验 接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带 整理器材 固定在铁架台上并 与交流电源相连 重点微视 m （kg） h （ m） V （m/s） 势能减少量 mgh(J) 动能增加量 ΔEK(J) 1 2 3 4 四.实验数据记录 重点微视 思考：如图所示，若要验证O（重物下落的起点）点到B点机械能守恒，能否测量更少的量？ ？ = h h2 h1 O A B C ？ = 只需要测量起点O到A、B、C三点的距离h1、h、h2 ？ = = ？ 重点微视 h1 （ m） h （ m） h2 （ m） gh 1 2 3 4 四.实验数据记录 h h2 h1 O A B C 重点微视 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？ ①测量点从起始位置开始的。 ②斜率表示重力加速度g。 五.实验数据处理 重点微视 问题与讨论 1.为什么重物的重力势能减少量略大于动能的增加量？ 重物下落过程中克服阻力做功。 减小误差的措施： （1）减小重物下落时受到的空气阻力 （选择体积小、密度大的重物）； （2）用电火花计时器代替电磁打点计时器； （3）安装打点计时器时保证两个限位孔竖直； （4）释放纸带时，保证纸带竖直。 系统误差 减小纸带与打点计时器之间的摩擦阻力. 重点微视 2.实验中是否存在其他误差？若存在如何减小误差？ 测量纸带长度时存在误差 措施： （1）多次测量取平均值； （2）依次测量后面的点与第一点之间的距离。 偶然误差 h h2 h1 O A B C 问题与讨论 重点微视 问题与讨论 h=40cm 起始点 3.重物下落时，最好选择哪两个位置作为过程的开始和终结的位置？ 起始点：前两个点间的距离应接近2mm。 保证起始点速度为0 终结点：最好是距离起始点40cm左右的点。 重点微视 mgh = mv 2 1 2 gh = v 2 1 2 不一定要测量物体的质量 如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。 4.实验是否一定要测量物体的质量？ 问题与讨论 重点微视 5.计算纸带物体的速度可有三种方法，选用哪一种？ 验证机械能守恒定律只能用③计算速度 问题与讨论 因重物下落过程中受阻力影响，重物实际加速度比g小，如果用v=gt来求瞬时速度，会导致计算出的速度比实际值大，从而导致△Ek大于 △ EP，与事实不符。 重点微视 结论：在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能守恒。 实验中，重锤的重力势能减小略大于其动能增加，其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。 六.实验结论 重点微视 例1. 下面列出一些实验步骤： A．用天平测出重物和夹子的