8.5 实验：验证机械能守恒定律 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.5验证：机械能守恒定律 年 级：高一 学 科：高中物理（人教版） 课堂导入 1.什么叫机械能守恒？ 3.以下运动机械能守恒吗？ 自由落体运动 小球的摆动 物体沿光滑斜面下滑 钩码拉动滑块的运动 2.机械能守恒的条件是什么？ 在自由落体运动中，若物体下落高度h 时的速度为v ,则 h v 一、自由落体运动 O B 1.若要验证O（重物下落的起点）点到B点机械能是否守恒需要哪些物理量？ h O A B C 起点O到B点的距离h及B点的速度vB ？ = ？ = ？ = 二、实验方案设计与论证 2.若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA 再测出物体由A点下落Δh后经过B点的速度vB 则在误差允许范围内，由计算得出 机械能守恒定律即被验证。 A B Δh 二、实验方案设计与论证 讨论交流：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，等于相邻两段时间内的平均速度。 v 0 t vA t vB vC 2t 二、实验方案设计与论证 如图所示：测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1， O n sn sn+1 dn dn+1 dn-1 由公式 ，或由 算出 二、实验方案设计与论证 3.作v2/2－h图像 从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的v2/2，然后以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2－h图线． O h 结论：若在误差允许的范围内，图像是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律． 该图像的斜率表示什么？ = ? 二、实验方案设计与论证 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。 夹子 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 三、实验器材 1.按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。 2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近，纸带上端用夹子夹住。 3.接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。 4.重复几次，得到3～5条打好点的纸带。 四、实验步骤 10 版权所有—庞留根2007.08.10， 5.在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3…… 7．计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量 进行比较。 6.应用公式 计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3…… 四、实验步骤 11 版权所有—庞留根2007.08.10， 五、注意事项 1．应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有： (1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力． (2)应选用质量和密度较大的重物，降低空气阻力带来的影响． 2．实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直．接通电源后，等打点计时器工作稳定后再松开纸带． 六、验证机械能守恒定律实验视频 纸带上的第一个点为计时起点O（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）。 x =1/2 gt2 =1/2 ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm h 起始点 1.为什么纸带上的前两个点间的距离应接近2mm？ 七、思考与讨论 2.能否用 或 求瞬时速度？ 七、思考与讨论 1.利用 求瞬时速度，因重物下落过程中受阻力影响，重物实际加速度比 小，会导致计算出的速度比实际值大，从而导致 大于 ，与事实不符； 2.利用 求瞬时速度,相当于默认用机械能守恒定律证明机械能守恒定律。 3.为什么重物的重力势能减少量总是略大于动能的增加量？ 重物下落过程中克服阻力做功。 系统误差 阻力来源： （1）重物下落过程中受空气阻力； （2）纸带与打点计时器之间存在摩擦阻力。 减小误差措施： （1）选择体积小、密度大的重物（减小空气阻力）； （2）安装打点计时器时保证两个限位孔竖直； （3）释放纸带时，保证纸带竖直。 七、思考与讨论 课堂小结 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 实验注意事项 自由落体运动的物体，重力势能的减少量等于动能的增加量. 铁架台（带铁夹）、电火花打点计时器、重物（带夹子）、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺. 1.安装装置；2.打纸带;3.选纸带;4.测距离. 1.计算各点对应的瞬时速度;2.机械能守恒定律的验证. 重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦力引起的系统误差. 验证机械能守恒定律 1.铁架竖直安装，纸带竖直释放; 2.选用质量和密度较大的重物; 3.先接通电源让打点计时器开始打点，再放开纸带让重锤下落; 4.选取点迹清晰的纸带、所打点呈一条直线； 5.可不测出物体的质量。 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 Lavf58.50.100 $$