4.6 验证机械能守恒定律 课件-2023-2024学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

4.6 验证机械能守恒定律 新粤教版(2019)高中物理必修第二册 第四章 验证机械能守恒定律 知识回顾 机械能守恒定律 1、内容:在只有重力(或弹力)做功的情形下,物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,而机械能的总量保持不变。这个结论叫做机械能守恒定律。 2、表达式: 3、适用条件:只有重力(或弹力)所做的功 什么叫机械能?用公式如何表示? 举例说明动能与势能可以相互转换? 在自由落体运动中,若物体下落高度h 时的速度为v ,则由机械能守恒定律可知: h v mgh = mv 2 1 2 或 利用重物作自由落体运动,验证机械能是否守恒。 【实验目的】 【实验原理】 打点计时器、纸带、复写纸(墨粉纸盆)、重锤、刻度尺、铁架台、学生电源等。 打点计时器 纸带 重物 铁架台 【实验器材】 【实验装置】 4、选择合适的纸带,处理数据。 3、更换纸带,重复几次。 1、 将打点计时器固定在铁架台上,把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。 2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落。 【实验步骤】 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 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。 【问题1】 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 1 2 x = gt2 = 9.8 0.022m ≈2 10-3m = 2 mm 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。 【问题2】 可以回避起始点吗(即处理纸带时可以不用到起始点吗)? 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+mg h=EKB h A B 【思考】 如何测量物体的瞬时速度? 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3】 速度能不能用 v = gt 计算? 这种方法认为加速度为g ,由于各种摩擦阻力不可避免,所以实际加速度必将小于g,这样将得到机械能增加的结论,有阻力作用机械能应该是减少的,故这种方法也不能用。 【思考】 1、安装打点计时器时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,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,可使空气阻力减小。 3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。 【注意事项】 4、实验用的纸带一般小于1m ,从起始点开始大约能打出20 个点左右。末位置的点可选择倒数第一个点或倒数第二个点,从这一个点向前数4~6 个点当初位置的点,可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离(高度h)测量的误差。 【注意事项】 【数据记录】 0 h v 2 1 2 gh = v 2 1 2 该图象的斜率表示什么? 为什么图象通过原点? 【图象法处理数据】 实践与拓展 练习 1、(单选) 在“验证机械能守恒定律”的实验中,下面叙述正确的是 ( ) A.应用天平称出重物的质量 。 B.应当选用点迹清晰,第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量。 C.操作时应先放纸带,后接通电源 。 D.打点计时器应接在电压为4~6V的直流电源上 。 B 2、(多选)在验证重锤自由下落过程中机械能守恒的实验中,下列说法正确的是 ( ) A.实验时,应先接通打点计时器,等打点稳定后再释放纸带 B.必须用天平称量所用重锤的质量 C.为了方便,应在打下的纸带上每5个点取一个计数点进行测量和计算 D.本实验的系统误差,总是使重力势能的减少量大于动能的增加量 AD 3、(多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中,要验证重锤下落时重力势能的减少等于它动能的增加,以下步骤仅是实验中的一部分,在这些步骤中多余的或错误的有 ( ) A.用天平称出重锤的质量 B.把电火花计时器固定到铁架台上,并用导线把它和低压交流电源连接起来 C.把纸带的一端固定到重锤上,另一端穿过电火花计时器的限位孔,把重锤提升到一定的高度 D.接通电源,释放纸带 E.用秒表测出重锤下落的时间 ABE 4、在验证机械能守恒定律的实验中: (1)除打点计时器、电源、重锤、纸带以外,在下面的测量仪器中,必需使用的是_。 A、天平 B、弹簧秤 C、刻度尺 D、秒表 C (2)如果以 为纵轴,以h为横轴,由实验数据描出的图线是一条通过原点的直线,那么该直线的斜率等于_ h 当地的重力加速度 5、在《验证机械能守恒定律》的实验中,打点计时器所