4.6 验证机械能守恒定律 课件-2025-2026学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

粤教版 必修二 第四章 第四章 机械能及守恒定律 第六节 验证机械能守恒定律 1. 内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 2. 表达式： 守恒观点 （1）EK2+EP2=EK1+EP1 即 E2=E1 转化观点 转移观点 或 ΔEk减=ΔEp增 或 ΔEA减=ΔEB增 （3）ΔEA= - ΔEB （2）ΔEk= - ΔEp 注意零势面选取 关注初、末状态动能和势能的变化量 知识回顾：机械能守恒定律 关注系统不同物体机械能的变化量 机械能守恒定律能否用实验进行验证呢？ 铁架台(带铁夹) 实验探究：利用重物的自由下落验证机械能守恒定律 理论推导： 物理量的测量：速度、高度 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 实验探究：利用重物的自由下落验证机械能守恒定律 实验目的 1.会用打点计时器打下的纸带计算物体的运动速度和位移。　 2.探究自由落体运动物体的机械能守恒。 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 实验探究：利用重物的自由下落验证机械能守恒定律 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 实验探究：利用重物的自由下落验证机械能守恒定律 毫米刻度尺 交流 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 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。 实验探究：利用重物的自由下落验证机械能守恒定律 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 3．选纸带 ① 根据mgh＝mv2验证 应选点迹清晰，所打点在同一条直线上，且第1、2两点间距离略小于2mm的纸带(根据h＝gt2，当t＝0.02s时h＝1.96mm，说明重物是在打第一个点时开始下落的)． 数据处理： 利用起始点和第n点计算，求mghn和 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 3．选纸带 数据处理（图像法） 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 3．选纸带 ② 根据mgΔh＝验证 由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否略小于2 mm就无关紧要了，只要后面的点迹清晰就可选用． 数据处理： 任取两点如B、D，测出hBD，计算出mghBD mghBD＝ 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 实验探究：利用重物的自由下落验证机械能守恒定律 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。 误差分析 实验目的 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 实验探究：利用重物的自由下落验证机械能守恒定律 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： 注意事项 (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。 实验探究：利用重物的自由下落验证机械能守恒定律 注意事项 (1)以第一个点为起点时，要验证的是， 必须保证纸带上的第一个点为重物静止释放时打的点，所以前两个点的间距为2 mm(h＝ gt2＝ ×10×(0.02)2 m＝2 mm) (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满足两点间距为2 mm。 3．计算速度：不能用v＝gt或, 否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误。 2．纸带选取： 1．(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，在下面所列举的该实验的几个操作步骤中，有两项是错误的或者是没有必要进行的，它们是________(填字母代号)． A．按照图甲所示的装置安装器件 B．将电磁打点计时器接到学生电源的直流输出端上 C．用天平测量出重物的质量 D．先接通电源开关，再放手让纸带和重物下落 E．在打出的纸带上，选取合适的两点，测量两点 的速度和他们之间的距离 F．验证减少的重力势能是否等于增加的动能， 即验证机械能是否守恒 课堂练习 BC 1．在“验证机械能守恒定律”实验中 (2)本次实验中，打点周期为0.02 s，自由下落的重物质量为2 kg，打出一条理想纸带的数据如图乙所示，单位是cm，g取9.8 m/s2．点O、A之间还有多个点没画出， 从起点O到打下B点的过程中，重力势能的减少量ΔEp＝________ J， 此过程中物体动能的增量ΔEk＝________ J(答案保留三位有效数字)， 实验结论是__________________________________________________________． 0.982 0.960 在误差允许范围内，重物下落过程的机械能守恒 课堂练习 方案Ⅱ　研究沿斜面下滑物体的机械能 利用气垫导轨和数字计时器记录物体沿光滑斜面下滑的运动过程． 实验装置如图所示． ΔEp＝mgΔh ΔEk＝m 提醒 实验时，s值要取得适当小些，减少滑块克服阻力做的功，使ΔEp和ΔEk两个值更接近． 实验原理 让物体自由下落，在忽略阻力情况下，探究物体的机械能守恒，有两种方案探究物体的机械能守恒： 1．以物体下落的起始点O为基准，测出物体下落高度h时的速度大小v，若 ＝mgh成立，则可验证物体的机械能守恒。 eq \f(1,2)mv2 2．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 ＝mgh成立，则物体的机械能守恒。 eq \f(1,2)mveq \o\al(2,2)－eq \f(1,2)mveq \o\al(2,1) 实验器材 铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、低压 电源(4～6 V)、 重物、 、纸带(带夹子)、复写纸片、导线。 实验步骤 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。 $$