第4章 第六节 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（粤教版2019）

第六节　验证机械能守恒定律 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 实验必备 自主探究 实验过程 探究学习 实验研析 创新学习 课堂作业 素养达标 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 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。 3．设计另外一种能验证机械能守恒定律的实验方案。 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 二、实验原理 针对只有重力对物体做功的过程，比较物体重力势能的变化量与动能变化量，若满足_______________，则说明机械能守恒。 ΔEp＝－ΔEk 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 一、自由落体法验证机械能守恒定律 1．实验器材 铁架台(带铁夹)、________________、重物(带夹子)、_____、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源(4～6 V)。 打点计时器 纸带 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 2．实验步骤 (1)安装装置：按图甲所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 (2)打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落。重复几次，得到3～5条打好点的纸带。 (3)选纸带：从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，在起始点标上0，以后任取间隔相同时间的点依次标上1、2、3、… (4)测距离：用刻度尺测出0到1、2、3、…的距离，即为对应下落的高度h1、h2、h3、… 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 4．误差分析 (1)由纸带测量产生的偶然误差。 (2)重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差。 5．注意事项 (1)打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 (2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力的影响相对减小。 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 二、用摆球与DIS系统验证机械能守恒定律 1．实验步骤 (1)在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球(如图)。 (2)在方格纸上确定4至5个点作为测量点。 (3)分别安装光电传感器，并使之与数据采集器相连接。 (4)让摆球从某一高度向下摆动，分别测定摆球在摆动过程中任意时刻的动能和重力势能。 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 (5)研究每一个测量点上机械能的总量的特点。 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 2．误差分析 (1)本实验中摆球在运动过程中受到阻力作用，引起实验中动能的增加量小于重力势能的减少量。 (2)光电传感器的灵敏度对实验结果也有影响。 3．注意事项 (1)摆球运动时，应使其轨迹在一竖直面内，避免摆球做圆锥摆运动。 (2)调整带方格纸的木板，应使其竖线在竖直方向上。 (3)为准确测定摆球在各位置的瞬时速度，可在摆球下部安置一块挡光片，并确保挡光片在竖直面内。 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 类型一　实验原理与操作 　图甲为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题： 甲 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 (1)为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有________。(填入正确选项前的字母) A．刻度尺 B．秒表 C．4～6 V的直流电源 D．4～6 V的交流电源 [解析]　(1)为完成此实验，除了所给的器材外，测量需要刻度尺，电源需要4～6 V的交流电源。 AD 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 (2)下面列举了该实验的几个操作步骤： A．按照图示的装置安装器材 B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上 C．用天平测出重锤的质量 D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带 E．测量纸带上某些点间的距离 F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 其中操作不当或多余的步骤是________。 BC 返回导航 下页 上页 粤教物理必修第二册 [解析]　(2)其中操作不当的步骤是将打点计时器接到电源的“直流输出”上，打点计时器需要交流电源。因计算重锤重力势能的减少量和重锤动能的增加量时，两边都有重锤的质量，可消去，故不需要测重锤的质量。 返回导航 下页 上页 粤教物