8.5 实验：验证机械能守恒定律 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（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 1 课前练. 6．如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R．一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B点的速度为v1，之后沿半圆形导轨运动，到达C点的速度为v2．重力加速度为g．求： (1)弹簧压缩至A点时的弹性势能． (2)物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功． 教材 第99页 (1)    (2) 知识回顾：机械能守恒定律 在只有重力或弹力做功的物体系统内, 动能与势能可以互相转化, 而总的机械能保持不变。 (1)守恒式：Ek1+Ep1 = Ek2+Ep2 2. 表达式： 1. 内容： (2)转化式：∆Ek = ─∆Ep (3)转移式：∆EA = ─∆EB 3. 条件： (1)单物体系统(含地球)：只有重力做功 (2)物体弹簧系统(含地球) ：只有重力或弹簧弹力做功 (3)多物体系统(含地球) ：只有重力或系统内弹力做功 4. 判断： (1)公式判断：E机 = Ek + Ep (2)能量判断：系统内部只发生动能和势能的相互转化, 没有与其他形式能量(如内能)之间的转化 (3)做功判断:①受其他力, 但其他力不做功 ②受其他力, 但是做功代数和为零 (常用于单物体) (常用于多物体系统) 7 3 课堂探究一: (1)机械能守恒的前提是“只有重力或弹力做功”, 因此研究过程一定要满足这一条件。想一想, 满足这一条件的并且在实验室中比较好实现的过 程有哪些？ 一、实验思路 自由落体运动 物体沿光滑斜面下滑 小球的摆动 课堂探究一: (2)请以学习小组为单位, 在上述三个过程中任选一个过程, 并以此设计一个验证机械能守恒定律的实验方案, 实验方案包括实验原理, 实验仪器, 实验操作步骤, 数据处理等。设计完成之后推选一位同学上讲台进行说明。 2.实验仪器：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、 重物(带夹子)、天平、毫米刻度尺、交流电源 参考案例1: 研究自由下落物体的机械能 3.实验步骤： (1).安装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路． (2).打纸带：①将纸带的一端用夹子固定在重物上, 另一端穿过打点计时器的限位孔, 用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方． ②先接通电源, 后松开纸带, 让重物带着纸带自由下落． ③关闭电源, 取下纸带．更换纸带重复做3～5次实验． 1.实验原理：mgh = 参考案例1: 研究自由下落物体的机械能 4.数据处理： (1).选纸带: ①点迹清晰, 呈一条直线 (2).测长度: 用毫米刻度尺测出所选定的 各计数点到O点的距离 ②第1、2两点间距接近2mm 思考: 如何确定O点是打的第一各点？ (3).算速度: 算出点1、点2、点3、…的瞬时速度v1、v2、v3、… (4).计算动能和势能的变化： 计算各点对应的势能减少量mghn和 动能增加量 填入表格中 (5).验证方案： 4.数据处理： 方案一：利用起始点和第n点计算,代入mghn和 , 如果在实验误差允许的范围内mghn和, 则验证了机械能守恒定律． 方案二：任取两点计算． (1)任取两点A、B测出hAB , 算出mghAB (2)算出的值． (3)如果在实验误差允许的范围内, mghAB = , 则验证了机械能守恒定律． 方案三：图像法．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, 并计算各点的速度, 然后以mv2为纵轴, 以h为横轴, 绘出－h图线,若是一条过原点且斜率为mg的直线, 则验证了机械能守恒定律． 参考案例1: 研究自由下落物体的机械能 1．小华利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。 (1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是______； A．交流电源        B．刻度尺   C．天平（含砝码） (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。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，重物的质量为m，从打Ｏ点打Ｂ点的过程中，重物的重力势能减少量=______，动能增加量=______； (3)很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为原因是什么? AB               空气阻力或纸带与限位孔间的摩擦等 思考1：怎样减少这些阻力对实验的影响？