第4章 第六节 验证机械能守恒定律(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一物理必修第二册（粤教版2019）

　　让物体自由下落,在忽略阻力的情况下,验证物体的机械能守恒,有两种方案 验证物体的机械能守恒: 方案一:以物体自由下落的位置O为起始点,测出物体下落高度h时的速度大小v, 若 mv2=mgh成立,则可验证物体的机械能守恒。 方案二:测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2,若关系式 m -  m  =mgh成立,则物体的机械能守恒。 第六节　验证机械能守恒定律 1 | 实验原理 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 　　铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、低压交流电源、重物、毫米刻度尺、 纸带(带夹子)、复写纸片、导线。 2 | 实验器材 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.安装置:按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路。   2.打纸带:将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, 用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源,后松开纸带, 让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3~5次实验。 3.选纸带:选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm的纸带,把纸带上打出 的两点间的距离为2 mm的第一个点作为起始点,记作0,在距离0点较远处再依次 选出计数点1、2、3··· 4.测距离:用刻度尺测出0点到1、2、3···的距离,即为对应下落的高度h1、h2、h3 ··· 3 | 实验过程 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.在进行长度测量时,测量及读数不准造成误差。 2.重物下落要克服阻力做功,部分机械能转化成内能,下落高度越大,机械能损失 越多,所以实验数据出现了各计数点对应的机械能依次略有减小的现象。 3.由于交流电的周期不稳定,造成打点时间间隔变化而产生误差。 4 | 误差分析 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.应尽可能控制实验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,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度 可以减小体积,使空气阻力减小。 2.纸带选取 (1)以第一个点为起点时,要验证的是 m =mghn,必须保证纸带上的第一个点为 重物由静止释放时打的点,所以前两个点的间距约为h= gt2= ×10×0.022 m=2mm。 (2)以下落中某点为起点时,要验证的是 m - m =mghmn,这时选择纸带不需要 5 | 注意事项 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 满足两点间距为2 mm。 3.计算速度时不能用v=gt或v= ,否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能 守恒的错误。 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.计算各点对应的瞬时速度 　　记下第1个点的位置0,在纸带上从离0点适当距离开始选取几个计数点1、 2、3、…测量出各计数点到0点的距离h1、h2、h3、…,再根据公式vn= 计 算出1、2、3、4、…、n点的瞬时速度v1、v2、v3、v4、…、vn。 2.机械能守恒验证 方法一:利用起始点和第n点。 从起始点到第n个计数点,重力势能减少量为mghn,动能增加量为 m ,计算ghn和   ,如果在实验误差允许的范围内ghn=  ,则机械能守恒定律得到验证。 方法二:任取两点A、B。 1 实验原理与数据处理 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 从A点到B点,重力势能减少量为mghA-mghB,动能增加量为 m - m ,计算ghAB和   -  ,如果在实验误差允许的范围内ghAB=  -  ,则机械能守恒定律得到验 证。 方法三:图像法。 计算各计数点的 v2,以 v2为纵轴,以各计数点到第一个点的距离h为横轴,根据实 验数据绘出 v2-h图线。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。 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 方案一:利用气垫导轨和数字计时器研究沿斜面下滑物体的机械能 (1)实验装置如图所示,把气垫导轨调成倾斜状态,让上方装有挡光片的滑块由导 轨上端滑下,测出它通过光电门G1和G2的时间Δt1和Δt2,可计算出它由G1到G2的过 程中动能的增加量ΔEk= m 。 2 验证机械能守恒定律的其他方案 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 (2)求出滑块由G1到G2的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgΔh=mg 。 (3)由实验结果分析在误差允许的范围内ΔEk和ΔEp是否相等,从而验证机械能守 恒定律。 方案二:利用气垫导轨和数字计时器研究连接体的机械能 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 (1)从与光电门连接的数字计时器上读出遮光条通过光电门1和光电门2的时间Δt1、Δt2,用天平测量出滑块和遮光条的总质量M及托盘和砝码的总质量m,用刻度 尺测量出遮光条宽度l,则滑块通过光电门1、2时系统的总动能分别为Ek1= (m +M) ,Ek2= (m+M) 。 (2)从导轨标尺上读出两光电门之间的距离L,则系统重力势能的减少量ΔEp=mgL。 (3)如果在误差允许范围内ΔEp=Ek2-Ek1,则验证了机械能守恒定律 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 方案三:结合平抛运动验证机械能守恒 如图所示,从斜槽某高度处固定点A由静止开始释放钢球,使钢球在末端水平飞 出,重复多次,找出平均落地点P,测量A点到桌面的高度h1,斜槽末端到O点的高度h2,O点到P点的距离x。由平抛运动知识可知x=v0t及h2= gt2,得平抛初速度v0=x  ,以桌面为零势能面,则钢球在A点的重力势能Ep=mgh1,钢球在平抛运动起始 点的动能Ek= m ,若Ep=Ek,则h1= 。即只要有h1= ,那么就验证了机械能守 恒。 第四章　机械能及其守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 $$