4.6验证机械能守恒定律 课件-2026-2027学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件聚焦“验证机械能守恒定律”，通过提问“如何实验验证机械能守恒定律”衔接前序定律知识，以自由落体、光滑斜面、创新设计为学习支架，系统呈现实验原理、器材、步骤及数据处理。 其亮点在于融合多实验方案与视频辅助，通过误差分析、图像法推理培养科学探究与科学思维，结合课堂练习深化能量观念，助力学生提升实验能力，为教师提供结构化教学资源。

主讲老师：物思理 粤教版（2019）高中物理必修第二册课件 第四章 机械能及其守恒定律 第6节 验证机械能守恒定律 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 机械能守恒定律告诉我们，在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能相互转化时总的机械能保持不变。 那么，我们可以通过什么样的实验来验证这一定律呢？ 课堂引入 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 第6节 验证机械能守恒定律 方案一：自由落体 方案二：光滑斜面 方案三：创新设计 目录 探究新知 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 自由落体法 实验方案一 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 一、实验原理及思路 【原理】物体自由下落时，如果不计空气阻力，物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。 【思路】若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，若有 即验证了机械能守恒定律。 h v O 还有没有其他思路呢？ 【实验目的】 　　利用重物作自由落体运动，验证机械能是否守恒。 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 二、思路拓展 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△h后经过B点的速度vB ,则在误差允许范围内， 若有 即验证了机械能守恒定律。 ∆h vB O B A vA 要完成上述验证需要准备哪些实验器材呢？ 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸(墨粉纸盘）、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 具体该如何操作呢？ 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 四、实验步骤 1、把打点计时器安装在铁架台上，并接好电源。 2、把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。 3、先接通电源，待计时器打点稳定后，再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点。 4、重复上一步的过程，打三到五条纸带。 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 5、选择一条点迹清晰且第1、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。 四、实验步骤 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 用公式 ，计算出各点的瞬时速度 v1、v2、v3 …… 并记录在表中。 计算各点重力势能的减少量 和动能的增加量 ，并进行比较．看是否相等，将数值填入表格内。 四、实验步骤 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 五、问题与探究 问题1：本实验要不要测量物体的质量？ mgh = mv 2 1 2 gh = v 2 1 2 方程两边都有质量m，可约去，可不测量物体的质量。 如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 五、问题与探究 1 2 1 2 h = gt2= ×9.8×0.022m ≈2 mm h 问题2：如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？ 用 验证 ，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0 ，该点的速度应该为零。 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 问题3：可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用起始点吗）? Δh A B 用 　 验证 ，我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0势能点，则有： 五、问题与探究 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 五、问题与探究 做匀变速运动的纸带上 某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。 问题4：如何测物体的瞬时速度? v 0 t vA t 2t vB vC 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 五、问题与探究 问题5：能否用 v=gt 或 求瞬时速度？ 1.利用v=gt 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g小，与事实不符. 2.利用 求瞬时速度，相当于默认 机械能守恒来验证机械能守恒； 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 六、实验数据处理 0 h v 2 1 2 该图象的斜率表示什么？ 为什么图象过原点？ 结论：若在误差允许的范围内，图象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。 图像法 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 七、误差分析 思考：为什么重物的重力势能减少量略大于动能的增加量？ 如何减小它们之间的误差？ 1.重物下落过程中要克服阻力做功，导致机械能有损失。 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。 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 2.减小误差的措施： （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）； （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两个限位孔竖直； （4）释放纸带时，保证纸带竖直。 七、误差分析 系统误差 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 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 减小误差的措施： （1）多次测量取平均值； （2）依次测量后面的点与第一点之间的距离（固定测量起点）。 偶然误差 h h2 h1 O A B C 七、误差分析 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 八、实验视频 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 光滑斜面法 实验方案二 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 实验原理 01. 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 实验器材 02. 为了使系统误差更小，采用气垫导轨来减小摩擦。使用光电门测量瞬时速度。 气垫导轨 光电门 数字计时器 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 实验操作 03. 实验操作中，把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，重力势能减小，动能增大。测量滑块和挡光片的质量，用光电门测量滑块的瞬时速度。测量滑块下降的高度 Δh 和初、末速度 v1、v2。 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 实验视频 04. 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 创新设计 实验方案三 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 实验视频 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 课堂练习 【练习1】利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。下列说法中正确的是（　） A．实验中必须用天平测出重物的质量 B．必须用秒表测出重物下落的时间 C．应先释放纸带，后打开打点计时器的电源 D．释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直方向 【参考答案】D 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 【练习2】在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正确的是 （ ） A．应用天平称出重物的质量 。 B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量。 C．操作时应先放纸带，后接通电源 。 D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上 。 B 课堂练习 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 课堂练习 【练习3】某同学用图示的实验装置“验证机械能守恒定律”，图(b)是用6V、50Hz的打点计时器打出的一条纸带，O点为重锤下落的起点，选取的计数点A、B、C、D到O点的距离在图中已标出，重力加速度g取9.8 m/s2，重锤的质量为1 kg.(计算结果均保留两位有效数字) (1)打点计时器打下B点时，重锤下落的速度vB＝____ m/s， 重锤的动能EkB＝________ J. 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 课堂练习 【解析】每两个计数点之间有一个计时点，则相邻两个计数点之间的时间间隔为t＝0.04 s， 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 课堂练习 (2)从起点O 到打下B点过程中，重锤的重力势能的减小量为_____ J. 【解析】重锤的重力势能减小量： ΔEp＝mgh＝1×9.8×0.0740J≈0.73 J 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 课堂练习 (3)根据(1)、(2)计算，在误差允许范围内，从起点O到打下B点过程中，你得到的结论是_________________________. 重锤下落过程中机械能守恒 【解析】在误差允许范围内，由于重锤重力势能减小量等于重锤动能的增加量，重锤下落的过程中机械能守恒; 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 课堂练习 (4)如图是根据某次实验数据绘出的　－h 图像，图线不过坐标原点的原因是 。 开始打点时重锤有一定的速度 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 See you later! 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 EkB＝mvB2＝0.72 J 则vB＝＝ m/s≈1.2 m/s， 【解析】由机械能守恒可知mgh＝mv2－mv02，图线不过坐标原点的原因是开始打点时重锤有一定的速度. $