第8章 5 实验：验证机械能守恒定律（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（人教版2019）

5　实验：验证机械能守恒定律 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 实验必备 自主探究 实验研析 创新学习 课堂检测 素养达标 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 一、实验目的 1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。 2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 二、实验思路 1．自由下落的物体只受到重力作用，满足机械能守恒的条件。 2．物体沿光滑斜面下滑时，虽然受到重力和斜面的支持力，但支持力与物体位移方向垂直(如图)，对物体不做功，这种情况也满足机械能守恒的条件。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 3．用细线悬挂的小球摆动时，细线的拉力与小球的运动方向垂直，对物体不做功。如果忽略空气阻力，这个过程中只有重力做功，也满足机械能守恒的条件。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 四、实验器材 方案一：铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、交流电源。 方案二：气垫导轨、光电门、滑块、游标卡尺、气泵、垫块等。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 五、实验步骤及物理量测量 1．方案一 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 (1)安装置：按实验原理图将检查、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：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，先接通电源、后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3～5次实验。 (3)选纸带：选取点迹较为清晰的纸带。 (4)测距离：在起始点标上0，在以后各点依次标上1,2，3，…，用刻度尺测出对应的下落高度h1，h2，h3，… 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 2．方案二 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 (1)安装：将气垫导轨放在水平桌面上并调成倾斜状态后通电，气泵给导轨送气。 (2)测量：用游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d和用刻度尺测量两光电门间的竖直高度Δh。 (3)释放：将滑块移至靠近导轨顶端某处并由静止释放。 (4)记录：记录滑块通过两光电门的时间Δt1、Δt2。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 六、数据处理 (一)方案一的数据处理 1．选取纸带的原则 (1)点迹清晰。实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第1个点是一个清晰的点。 (2)所打的点呈一直线。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 七、误差分析 1．方案一：误差包括系统误差和测量误差两种。系统误差是指空气阻力及摩擦阻力的存在使重物下落过程中机械能并不守恒，测量误差是指测量下落高度时的误差及由此带来的计算误差。 2．方案二：该方案的误差主要是系统误差，其系统误差一是由于空气阻力及摩擦阻力的存在使重物下滑过程中机械能并不守恒，二是由于用遮光条通过光电门的平均速度代替了滑块的瞬时速度带来的误差。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 2．方案二 (1)调整气垫导轨至倾斜状态时，垫块要垫至合适位置，要反复调整，使滑块能沿导轨加速下滑。 (2)气垫导轨调整完毕后要保持导轨及垫块的位置不动。 (3)一先一后：应先将滑块移至导轨顶部附近，再接通电源释放滑块。 (4)用游标卡尺测量相关量时，要注意游标卡尺不估读。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 　实验原理与操作 　在利用打点计时器“验证机械能守恒定 律”的实验中，实验装置如图甲所示。 (1)需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时 速度v和下落高度h。某小组的同学利用实验得到了所 需纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是 ________。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 [答案]　(1)D 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 [解析]　(1)该实验是验证机械能守恒定律的实验。因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒。如果把物体的运动看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证了，其中A、B、C三项都是运用了自由落体的运动规律求解的，故A、B