物理必修粵教驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律PPT課件

1、1驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1機(jī)械能守恒定律是可以通過理論推導(dǎo)出來的定律，用實(shí)驗(yàn)不僅可檢驗(yàn)機(jī)械能守恒定律，而且還可檢驗(yàn)物理理論2學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過正確理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和_，設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)成立條件3學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論第1頁(yè)/共18頁(yè)2要點(diǎn)1創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)1用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1)在該實(shí)驗(yàn)中選取氣墊導(dǎo)軌、光電門、數(shù)字計(jì)時(shí)器等器材，如圖 451 所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，圖中 m 為滑塊質(zhì)量，l 為擋光板長(zhǎng)度，G1、G2 為光電門 圖 451第2頁(yè)/共18頁(yè)3(2)將滑塊從軌道上端某一處滑下，測(cè)出它通過光電門 G1和 G2 時(shí)的速度 v1 和 v2，可得到 G1 到 G2

2、 這段位移中滑塊的動(dòng)(3)再算出 G1 到 G2 這段位移中滑塊重力勢(shì)能的減少量Ep，比較Ek 和Ep，得到EkEp 的結(jié)論，從而證明機(jī)械能守恒2用自由落體和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律圖 452(1)安裝：如圖 452 所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓交流電源相連接第3頁(yè)/共18頁(yè)4(2)接電源，打紙帶：把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自由下落重復(fù)幾次，打下 35 條紙帶(3)選紙帶：選取點(diǎn)跡較為清晰的紙帶；挑選紙帶上第一個(gè)點(diǎn)及距離第一個(gè)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，并依次標(biāo)

3、上 0、1、2、3、(4)數(shù)據(jù)測(cè)量：測(cè)出 0 到點(diǎn) 1、點(diǎn) 2、點(diǎn) 3、的距離，即為對(duì)應(yīng)的下落高度 h1、h2、h3、(5)數(shù)據(jù)處理：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度 h，計(jì)算出瞬時(shí)速度 v，便可驗(yàn)證物體重力勢(shì)能的減少第4頁(yè)/共18頁(yè)53利用平拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1)運(yùn)用如圖 453 所示的裝置，讓小球從光滑斜軌道的某一高度處由靜止開始滾下小球離開軌道時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)圖 453(2)測(cè)出圖中平臺(tái)高度 H、小球在光滑斜軌道上由靜止開始滾下時(shí)離平臺(tái)的高度 h 以及小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平位移 s.第5頁(yè)/共18頁(yè)6第6頁(yè)/共18頁(yè)7【例1】為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，有下列器

4、材可供選擇：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙、紙帶、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)，其中不必要的器材是_，缺少的器材是_.解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作是需要用交流電源的，故低壓直流電源應(yīng)該換成低壓交流電源；在該實(shí)驗(yàn)中，物體的質(zhì)量可以不用測(cè)量，用不到天平；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器已經(jīng)起到計(jì)時(shí)的作用了，秒表多余，而且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器比秒表計(jì)時(shí)更精確低壓交流電源、重錘、答案：低壓直流電源、天平、秒表刻度尺第7頁(yè)/共18頁(yè)81如圖 454 所示，光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在軌道的左端，OP 是可繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿，且擺到某處就能停在該處；另有一小鋼球(可看做質(zhì)點(diǎn))現(xiàn)在利用這些器材測(cè)定彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能

5、圖 454重力質(zhì)量(1)還需要的器材是_、_天平刻度尺(2)以上測(cè)量實(shí)際上是把對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)_的測(cè)量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化對(duì)_和_的直接測(cè)量高度勢(shì)能第8頁(yè)/共18頁(yè)9要點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)分析1落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的注意事項(xiàng)(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使穿紙帶的兩限位孔在同一豎直線上，以減少紙帶和限位孔的摩擦(2)紙帶應(yīng)保持豎直，平直不卷曲，避免人為增大摩擦阻力(3)紙帶選?。狐c(diǎn)跡清晰、點(diǎn)成一線及第 1、2 點(diǎn)間間距接近 2 mm 這樣的紙帶最合適(4)測(cè)量下落高度時(shí)，必須從起點(diǎn)開始算測(cè)量，物體的質(zhì)量選取要盡量大些，以減小因摩擦造成的相對(duì)誤差第9頁(yè)/共18頁(yè)10(6)數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意重力

6、加速度 g 取當(dāng)?shù)氐闹档?，而我們的?shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證機(jī)械能守恒定律，顯然，運(yùn)用該式求解速度不妥(8)不能用公式 vgt 求物體下落速度該式認(rèn)為物體下落的運(yùn)動(dòng)加速度為 g，而實(shí)際上在實(shí)驗(yàn)中不可避免地受到各種摩擦力的作用，如計(jì)時(shí)器的限位孔與紙帶的阻力等因此下落的加速度必將小于 g，而下落高度是直接測(cè)量值這樣得到的是機(jī)械能增加的結(jié)論，而有阻力作用時(shí)機(jī)械能應(yīng)為減小的，故這種方法不能使用第10頁(yè)/共18頁(yè)112紙帶打點(diǎn)數(shù)據(jù)的分析(1)vnhn1hn12T，即物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，某一中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于過程中的平均速度，這種方法能準(zhǔn)確地反映實(shí)驗(yàn)的實(shí)際，直接從紙帶中求出實(shí)際速度，因此在數(shù)據(jù)處理中，我們可

7、以使用該種方法(2)數(shù)據(jù)處理除了數(shù)學(xué)分析以外，還可以用作圖法來進(jìn)行處理第11頁(yè)/共18頁(yè)12【例2】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g9.8 m/s2，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00 kg，實(shí)驗(yàn)中得到的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖 455所示，把第一個(gè)點(diǎn)記為O，另選連續(xù)的4 個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量點(diǎn)，待測(cè)量后得到A、B、C、D 各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由 O 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 C 點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于_J，動(dòng)能的增加量等于_J(取三位有效數(shù)字)圖

8、 455第12頁(yè)/共18頁(yè)13思路點(diǎn)撥：重力勢(shì)能的減少量等于mgh, O 為第一個(gè)點(diǎn)，動(dòng)能為零，動(dòng)能的增加量等于 C 點(diǎn)的動(dòng)能，所以從紙帶數(shù)據(jù)求C點(diǎn)的速度后可得動(dòng)能的增加量由O 點(diǎn)到C 點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量為Epmghc1.009.877.76102J7.62 J解析：交流電源頻率f50 Hz，則第13頁(yè)/共18頁(yè)14答案：7.627.57第14頁(yè)/共18頁(yè)152在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：(1)所用重錘的質(zhì)量 m1.0 kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz，打下的紙帶如圖456所示(圖中的數(shù)據(jù)為從起始點(diǎn) O到該點(diǎn)的距離)，則在打 B 點(diǎn)時(shí)，重錘的速度 vB_m/s，重錘的動(dòng)能 EkB_J，從開始下落到打 B 點(diǎn)時(shí)，重錘的勢(shì)能減少量是_J.(取兩位有效數(shù)