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

验证机械能守恒定律 1 温故知新： 1.机械能守恒定律的内容？ 3.机械能守恒定律的表达式？ 2.机械能守恒的条件？ 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 系统内只有重力或弹力做功 ①守恒式： ②转化式： ∆EP减=∆EK增 学习目标： 1.理解验证机械能守恒定律的原理，会设计实验方案，确定需要测量的物理量，并准确测量。 2.能正确进行实验操作，获取物体下落的高度和速度大小等数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并能采取相应措施，减小实验误差。 3.树立实事求是的科学态度，培养认真严谨的科学精神。 实验方案 思考讨论1： 1.哪些运动情境可以用来验证机械能守恒定律？ 2.利用符合要求的运动情境，设计可行的实验方案 (选择情境，选定器材，明确测量的物理量，如何验证机械能守恒) 自由下落的物体 物体沿光滑斜面下滑 摆动的小球 水平抛出的小球 利用自由落体运动验证机械能守恒定律。 一.实验目的： 二.实验原理： 在自由落体运动中 质量为m的物体从静止(O点)释放，下落高度h时，速度为vA 思考：需要测量哪些物理量，用什么仪器来测量？ h v A B O h ？ ？ ？ = 若物体下落过程中经过A、B两点 △h 重物、纸带 刻度尺、墨粉盘 电火花打点计时器 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 思考讨论2：实验应该按照怎样的步骤进行？ 6.选择合适的纸带，处理数据。 5.更换纸带，重复2次。 2.将纸带上端穿过计时器的限位孔，下端通过夹子与重物相连 3.先接通电源，再释放纸带，让重物自由下落。 四、实验步骤 点迹清晰；所打点呈一条直线；第一、二两点间的距离接近2mm 体积小、质量大、密度较大的重物 打点计时器竖直放置，并将纸带拉直 1.将打点计时器固定在铁架台上。 4.关闭电源，取下纸带。 五.数据处理 1.若打下第一个点时，速度为零，第一个点和第二个点之间的距离是多少？ 2.如何求出计数点的速度大小？比如计数点6的速度如何求？ 起始点 任选一点 3.速度能不能用 v2 = 2gh 或 v = gt 计算，为什么？ 思考： ？ 合作探究，分组实验 实验结论： 在误差允许的范围内，重物减小的重力势能等于增加的动能，即做自由落体的重物机械能守恒。 思考：为什么重物重力势能减少量总是略大于动能的增加量？ 注意：计算结果保留三位小数 g=9.8m/s2 gh 1 2 3 （质量用m表示） （质量用m表示） 思考：产生误差的原因，如何减小误差？ 1.重物下落过程中受到阻力 ①减小重物下落时受到的空气阻力（选择体积小、密度大的重物）； 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. ②用电火花计时器代替电磁打点计时器； ③安装打点计时器时保证限位孔竖直； ④释放纸带时，保证纸带竖直。 误差分析 2.减小误差的措施： 思考：实验中是否存在其他误差？若存在如何减小误差？ 测量纸带长度时存在误差 措施： 依次测量后面的点与第一点之间的距离。 偶然误差 h2 h3 h1 O A B C 误差分析 细数收获 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、墨粉盘、导线、毫米刻度尺、交流电源（220V） 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 1.系统误差 2.偶然误差 验证机械能守恒定律 牛刀小试 1.在验证机械能守恒定律的实验中有位同学按以下步骤进行实验操作： A.用天平称出重锤和夹子的质量 B.固定好的打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手握住，且让手尽量靠近打点计时器 C.松开纸帯，接通电源，开始打点。并如此重复多次，以得到多条打点纸带 D.取下纸带，挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2mm的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择几个连续的计数点，并计算出各点的速度值 E.测出各计数点到O 点的距离，即得到重锤的下落高度 F.计算出mghn 和 mvn2，看两者是否相等 在以上步骤中，不必要的步骤是________； 有错误或不妥的步骤是_____________。（填写代表字母） A BCDF 牛刀小试 2.(多选)用自由落体法验证机械能守恒定律，就是看 是否等于mghn(n为计数点的编号0、1、2、···n)。下列说法中正确的是(　 　) A.打点计时器打第一个点0时，重物的速度为零 B. hn是计数点n到起始点0的距离 C.必须测量重物的质量 D.用vn＝gtn计算vn时，tn＝(n－1)T (T 为打点周期) AB 感 谢 聆 听 $$