4.6 实验：验证机械能守恒定律 课件 -2024-2025学年高一上学期物理教科版（2019）必修第二册

4. 6 实验：验证机械能守恒定律 崇仁、尚勇、求真、创新 中江中学校“展学式”课堂教学实践 导标 “自主化、情境化“展学课堂实践 1.物理观念：通过实验加深能量转化及守恒的认识 2.科学思维：理论层面分析实验原理，实验方法 3.科学探究：实验层面设计实验方案，数据处理 4.科学态度与责任：进行误差分析，培养严谨求实的科学态度 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标1 一、常规方案 1.数据测量及处理 0点是释放点，即速度为零。 （1）；（2）。 常规方案 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标1 一、常规方案 1.数据测量及处理 0点一般不是释放点，是点迹清晰的计数点。 （1），； （2）。 常规方案 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标1 一、常规方案 1.数据测量及处理 （3） 以速度平方为y轴，以下落高度h为x轴 常规方案 （1）图像斜率，若图像斜率，则机械能守恒； （2）图像不过原点的原因，0点不是释放点，即先释放重锤，再接通电源。 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标1 一、常规方案 2.实验演示视频 常规方案 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标1 一、常规方案 3.注意事项 （1）打点计时器应先接通电源，再释放重锤 （2）选择密度大，体积小的重锤； （3）不能用计算速度（循环论证）。 4.误差分析 结果为略小于，一般是阻力做功。 常规方案 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 常规方案 在验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率为50Hz。某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O点的距离，如图乙所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C分别是每打两个点取出的计数点。重力加速度g取。 (1)从下列选项中选出实验所必须的器材，其对应的字母为 。 A．电火花计时器（包括纸带）                         B．重锤 C．天平                                             D．秒表（或停表） AB “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 常规方案 (2)若重锤的质量为1.00kg，当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了 J；此时重锤的动能比开始下落时增加了 J。（结果均保留三位有效数字） “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 常规方案 (3)一同学分析得出的实验结果是重锤重力势能的减少量小于动能的增加量。下列对造成该实验结果的原因分析正确的是 。 A．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力         B．选用重锤的质量过大 C．交流电源的频率大于50Hz                         D．交流电源的频率小于50Hz (4)测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算对应速度v，然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出图，如图像丙所示。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为 的直线，则验证了机械能守恒定律。 A．19.6 B．9.80 C．4.90 本小题中图像没过原点O的原因是 。 D A 先释放了纸带，再接通了打点计时器的电源 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 常规方案 2．用图甲所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m1、m2用轻绳连接跨过定滑轮，接通电源让m2从高处由静止开始下落，在m1上拖着的纸带打出一系列的点迹，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知电源频率为50Hz，m1=50g、m2=150g，g取，则： (1)在打点0~5过程中系统动能的增加量 J，系统势能的减少量 J。（结果均保留三位有效数字） (2)本实验产生误差的原因 。 0.576 0.600 纸带与打点计时器之间有摩擦 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标 二、创新方案 1.采用光电门，传感器等新型实验仪器； 2.选择光滑斜面，单摆等情景； 创新方案 E-x EK 1 2 3 4 1 1.98 2.95 3.93 EP 1 2 3 4 4 2.99 1.98 0.97 E 1 2 3 4 5 4.97 4.93 4.9 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标2 二、创新方案 创新方案 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 创新方案 光电门 摆球在运动过程中存在阻力 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 创新方案 4．为了验证机械能守恒定律，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置进行实验，可使用的实验器材还有：游标卡尺、毫米刻度尺。 (1)游标卡尺的示数如下图所示，d= cm； (2)重力加速度为g，在误差允许范围内，若满足h1-h2= （用t1、t2、d、g表示），可验证滑块下滑过程中机械能守恒； (3)写出误差产生的一条原因： 。 0.400 游标卡尺测量遮光条宽度时存在误差、滑块与轨道间存在摩擦、空气阻力影响、测量A、B点到水平桌面的高度时存在误差等 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标3 三、游标卡尺和螺旋测微器的使用 1.游标卡尺（不估读）：读数=主尺+格数×精度； 2.螺旋测微器（估读）：读数=主尺+格数×分度。 实验仪器 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标3 创新方案 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标3 创新方案 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标3 实验仪器 5．某同学测量一均匀金属圆柱体，完成下列步骤： (1)用游标卡尺测量其长度，如图甲所示，其长度为 (2)用螺旋测微器测量其直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应旋紧图乙中的部件 （填“A”“B”“C”或“D”）从图乙中可知其直径 42.35 B 0.410 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标3 实验仪器 6．如图所示，甲图中螺旋测微器的读数为 mm，乙图中游标卡尺的读数 cm。 10.500/10.501/10.502 10.155 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 3.(任务2)“用DIS实验系统研究机械能守恒定律”的实验 装置如图所示,完成下列有关问题: (1)本实验中,采用的传感器是　　 　　(填写传感器名)。  (2)每次都准确从同一位置静止释放摆锤,改变传感器安装 的高度,以同一零势能面测得四个不同位置的重力势能和动能数据。 动能(×10-2 J) 重力势能(×10-2 J) 机械能(×10-2 J) 7.34 0.00 7.34 4.91 2.50 7.41 2.46 5.00 7.46 0.00 7.50 7.50 观察表格不难发现,两者之和(机械能)随测量位置的不同而不断变化,可能的原因是 　　　　　　　 　　　　　　。  Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$