8.5 实验：验证机械能守恒定律（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高一物理同步备课系列（人教版2019必修第二册）

验证机械能守恒定律第八章 第5节 主讲老师：xxx 2023.xx.xx 说明 因课件使用高质量视频，故资源比较大。 所用视频资源已全部内嵌在课件中，不需另外下载。 本课件使用WPS制作，配有仿真实验， 建议使用WPS播放。 温馨提示： 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。 那么，我们可以通过什么样的实验来验证这一定律呢？ 课堂引入 01 02 03 目录 方案二：光滑斜面 方案三：系统守恒 方案一：自由落体 04 方案四：创新设计 第一部分：自由落体法 一、实验原理及思路 【原理】物体自由下落时，如果不计空气阻力，物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。 【思路】若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，若有 即验证了机械能守恒定律。 h v O 还有没有其他思路呢？ 二、思路拓展 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△h后经过B点的速度vB ,则在误差允许范围内， 若有 即验证了机械能守恒定律。 ∆h vB O B A vA 要完成上述验证需要准备哪些实验器材呢？ 三、实验器材 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。 夹子 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 具体该如何操作呢？ 四、实验步骤 把打点计时器安装在铁架台上，并接好学生电源。 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。 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。 重复上一步的过程，打三到五条纸带。 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 四、实验步骤 用公式vn=（hn+1+hn-1）/2t，计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3……并记录在表中。 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，将数值填入表格内。 各计数点 l 2 3 4 5 6 下落高度 速度 势能 动能 结论 四、实验步骤 五、问题与探究 问题1：本实验要不要测量物体的质量？ mgh = mv 2 1 2 gh = v 2 1 2 方程两边都有质量m，可约去，可不测量物体的质量。 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。 五、问题与探究 h = gt2= ×9.8×0.022m < 2 mm 1 2 1 2 h 问题2：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？ 用 验证 ，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0 ，该点的速度应该为零。 问题3：可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用起始点吗）? Δh A B 用 　 验证 ，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： EKA＋mgΔh＝EKB 五、问题与探究 五、问题与探究 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。 问题4：如何测物体的瞬时速度? v 0 t vA t 2t vB vC 五、问题与探究 问题5：能否用v=gt 或 求瞬时速度？ 1.利用v=gt求瞬时速度，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； 2.利用 求瞬时速度，相当于默认 机械能守恒来验证机械能守恒； 六、实验数据处理 0 h v 2 1 2 gh = v 2 1 2 该图象的斜率表示什么？ 为什么图象过原点？ 结论：若在误差允许的范围内，图象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。 图像法 七、误差分析 思考：为什么重物