8.5 实验：验证机械能守恒定律——2023-2024学年高一物理精品同步课堂（人教版2019必修第二册）

8.4 机械能守恒定律 授课教师:XXX 《新人教版 高中物理 必修第二册》 版权所有：QQ894665727 学习目标 理解机械能守恒定律的基本概念和原理。 学习如何设计和进行验证机械能守恒定律的实验。 掌握测量和计算物体动能、势能的方法。 学习如何处理实验数据，分析实验结果，得出结论。 培养实验设计、操作、数据处理和分析的能力。 通过实验，加深对机械能守恒定律的理解和应用。 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。 机械能守恒的条件： ①只有重力或弹力做功 ②受其它力，而其他力不做功，或其他力所做总功为零。 如何通过实验验证机械能守恒？ 创设情境 物体沿光滑斜面下滑 细线悬挂的小球摆动 自由下落的物体 这些模型实际存在吗？ 实际研究中需要注意什么？ 实验方案一：研究沿斜面下滑物体的机械能 议一议： 1、如何减小摩擦力的影响？ 2、如何测量动能和势能的大小？ 实验方案一：研究沿斜面下滑物体的机械能 气垫导轨：减小摩擦力的影响 1、把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜 的气垫导轨下滑时，重力势能减小，动能增大 2、测量滑块和挡光片的质量，用光电门 测量滑块的瞬时速度。测量滑块下降的高度 Δh 和初、末速度 v1、v2，就可以验证机 械能是否守恒。 小试牛刀 乙同学用图的实验装置进行“ 验证机械能守恒定律”实验。 气垫导轨上B处安装了一个光 电门，滑块从A处由静止释放， 验证从A到B过程中滑块和钩码 的机械能守恒。关于乙同学实验，下列操作中不必要的是_________。 A．将气垫导轨调至水平 B．使细线与气垫导轨平行 C．钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量 D．使A位置与B间的距离适当大些 C 小试牛刀 乙同学用图的实验装置进行“ 验证机械能守恒定律”实验。 气垫导轨上B处安装了一个光 电门，滑块从A处由静止释放， 验证从A到B过程中滑块和钩码 的机械能守恒。 乙同学在实验中测量出了滑块和遮光条的质量M、钩码质量m、A与B间的距离L、遮光条的宽度为d（d<<L）和遮光条通过光电门的时间为t，已知当地重力加速度为g，为验证机械能守恒需要验证的表达式是__________。 实验方案二：研究自由下落物体的机械能 议一议： 1、如何减小空气阻力的影响？ 2、如何测量动能和势能的大小？ 实验方案二：研究自由下落物体的机械能 1、利用打点计时器记录重物 自由下落的运动过程。 2、物体的质量可以用天平测出 3、纸带上某两点的距离等于物体下落的高度差 Δh，这 样就能得到物体下落过程中重力势能的变化。 4、物体的瞬时速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出， 从而得到它在各点的动能。 5、比较重物在某两点间动能的变化与重力势能的变化， 就能验证机械能是否守恒。 小试牛刀 下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是 ✓ 小试牛刀 实验过程中，得到如图所示的一条纸带。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。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量ΔEp=______，动能的增加量ΔEk=______。 小试牛刀 某同学的实验结果显示，动能的增加量大于重力势能的减少量，原因可能是______ A.没有测量重物的质量 B.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C.先释放重物，后接通电源打出纸带 D.利用公式 计算重物速度 C 13 议一议 本实验一定需要测量重物质量吗？ 按现行教材的要求,确实要用天平测出重物的质量,这样可以计算出重物动能变化与势能变化的具体数值。 在验证等式 ，即 是否成立时，由于等式两边都是质量的倍数，因此质量不是必须测量的物理量。 学科教学指导意见 基本 要求 1．理解验证定律的思路，明确需要测量的物理量。 2．能控制实验条件，正确地进行实验操作。 3．会根据纸带测定下落的距离，掌握测量瞬时速度的方法。 4．能根据实验数据得出实验结论 发展 要求 1．会推导匀变速直线运动中“中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度”。 2．知道测量点的选取条件。 3．能对实验的误差原因作定性分析，并采取措施减小误差。 说明 不要求定量分析实验误差。 $$