8.5验证机械能守恒定律（第一课时） 课件-2023-2024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 1.明确验证机械能守恒定律的基本思路并能进行相关物理量的测量. 2.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因 1 1.物体在自由下落时，如果机械能守恒，那么它的重力势能的减少量就应该等于动能的增加量。 h v 看它们在实验误差允许的范围内是否是相等 借助自由落体运动来验证机械能守恒定律 一、实验目的 二、实验原理 若从下落起点计算 ， 根据打出的纸带如何计算某点的瞬时速度？例如vn 二、实验原理 某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度 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。 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 三、实验器材 四、实验步骤 1. 把打点计时器竖直地固定在铁架台上，接好电路，（注意电源是交流电源,且电火花：220V，电磁打点计时器：4-6V）。 2.将纸带固定在重锤上，让纸带穿过打点计时器，手提着纸带使重锤靠近打点计时器，如图所示。 3.接通电源，释放纸带让重物自由下落， 计时器就在纸带上打出一系列点来. 4.换几条纸带，重复上述步骤. 5.在打出的纸带中选择点迹清晰，第1、2点间距约为2毫米的纸带，在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2……hn，利用公式 ，计算出点1、点2、点3……的瞬时速度v1、v2、v3……vn. 填入实验记录表格中。 6. 计算各点对应的重力势能减小量 和动能增加量 的值，进行比较，得出结论。 1.本实验要不要测量物体的质量？ mgh = mv 2 1 2 gh = v 2 1 2 无需测量物体的质量 思考： 2.纸带上的第一个点为计时起点0 （起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。 gh = v 2 1 2 h 起始点 对于实际获得的纸带，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？ 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。 3.可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）? hAB A B 思考： 五、实验注意事项： （1）打点计时器应竖直固定。必须使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 （2）实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，计时器工作正常后才松开纸带。 （3）尽量选用第一、二点间距接近2 mm的纸带。 （4）测量下落高度时，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远一些，纸带的有效长度可在60 cm～80 cm. （5）不需要测量重物的质量.因不需要知道动能和势能的具体数值。　 h V 势能减少量EP减 动能增加量 EK增 1 2 3 4 通过本实验，我们可以得到的结论是？ 六、数据记录与数据处理 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。 0 h v 2 1 2 图象法处理数据 该图象的斜率表示什么？ 为什么图象通过原点？ 思考与讨论：实验中，重锤的重力势能减少量略大于其动能增加量。原因是什么呢？ 七、误差分析： 其原因是下落中克服阻力做功，机械能略有减少。 八、实验改进： 物体下落过程中通过某一位置时的速度可以用光电计时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差。 例1. (2021·江苏南通市高一期中)实验小组用“自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图甲. (1)下列操作或分析中正确的有________； A.必须要称出重锤的质量 B.打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上 C.实验时，应先打开电源，再释放重锤 D.可以用v＝gt 或v＝ 计算某点的速度 BC (2)小明同学选出一条清晰的纸带如图乙，其中O点为计时器打下的第一个点，A、B、C为纸带上三个连续打出的点，打点计时器所接交变电源的频率为50 Hz，测得OA、OB、OC间的距离如图，重锤的质量为1.00 kg，g取9.8 m/s2，则打点计时器打下B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了ΔEp＝______J，重锤动能的增加量为ΔEk＝______J(结果均保留三位有效数字)，在误差允许的范围内，ΔEp≈ΔEk，则验证了机械能守恒定律； 1.88 1.84 例2. 为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有____________________________； 缺少