江蘇省海頭高級中學(xué)2012-2013學(xué)年高一下學(xué)期物理第七章第9節(jié)《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》課件

1、欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律恒定律學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能掌握利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律守恒定律.2.知道實(shí)驗(yàn)的原理、方法和過程知道實(shí)驗(yàn)的原理、方法和過程.3.會處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論及會處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論及誤差分析誤差分析.重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)條件的控制及數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)條件的控制及數(shù)據(jù)處理.欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律新 知 初 探新 知 初

2、 探 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí) 一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理1.機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律(1)當(dāng)只有重力做功時(shí)，物體的動(dòng)能和重力勢能當(dāng)只有重力做功時(shí)，物體的動(dòng)能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變(2)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，只受重力作用，其做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，只受重力作用，其機(jī)械能是守恒的機(jī)械能是守恒的學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律2.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理圖圖791欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章

3、機(jī)械能守恒定律三、探究步驟三、探究步驟1.安裝置：安裝置：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上；用將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上；用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓交流電源相連接導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓交流電源相連接2.接電源，打紙帶：接電源，打紙帶：把紙帶的一端在重物上用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，用手提著紙帶使重物停靠在打點(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，打下由下落重復(fù)幾次，打下35條紙帶條紙帶欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒

4、定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律要 點(diǎn) 探 究要 點(diǎn) 探 究 講 練 互 動(dòng)講 練 互 動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律 (2012金陵中學(xué)高一檢測金陵中學(xué)高一檢測)某同學(xué)做驗(yàn)證某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分剩下的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出標(biāo)在圖一段紙

5、帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出標(biāo)在圖793中，單位是中，單位是cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz，重力加速度，重力加速度g取取9.8 m/s2.圖圖793 例例1欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(1)重物在重物在2點(diǎn)的速度點(diǎn)的速度v2_，在，在5點(diǎn)的速點(diǎn)的速度度v5_，此過程中動(dòng)能增加量，此過程中動(dòng)能增加量Ek_，重力勢能減少量，重力勢能減少量Ep_(2)比較得比較得Ek_Ep(填填“大于大于”、“等等于于”或或“小于小于”)，原因是，原因是_由由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論_欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(3

6、)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖象正確的是根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖象正確的是(其中其中Ek表示表示物體動(dòng)能的變化物體動(dòng)能的變化,h表示物體下落的高度表示物體下落的高度)()圖圖794欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】求某一點(diǎn)的速度時(shí)應(yīng)根據(jù)中間求某一點(diǎn)的速度時(shí)應(yīng)根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程的平均速度；因?yàn)闀r(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程的平均速度；因?yàn)榇嬖诳諝庾枇图垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻存在空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻力，物體在下落過程中減少的重力勢能并不等力，物體在下落過程中減少的重力勢能并不等于增加的動(dòng)能于增加的動(dòng)能學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能

7、守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(2)顯然顯然EkEp，原因是實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻，原因是實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻力做功由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允力做功由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒(3)物體機(jī)械能守恒物體機(jī)械能守恒,應(yīng)有物體減少的重力勢能轉(zhuǎn)應(yīng)有物體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能化為增加的動(dòng)能,即即Ekmgh，可見物體增加，可見物體增加的動(dòng)能與下落的距離成正比的動(dòng)能與下落的距離成正比,選項(xiàng)選項(xiàng)C正確正確學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律【答案答案】(1)1.50

8、 m/s2.075 m/s1.03m J1.06m J (2)小于實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻力做功在誤差小于實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻力做功在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒(3)C欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律誤差分析與注意事項(xiàng)誤差分析與注意事項(xiàng)1.誤差分析誤差分析(1)偶然誤差：測量相關(guān)長度時(shí)帶來的，減小的偶然誤差：測量相關(guān)長度時(shí)帶來的，減小的方法是多測幾次取平均值方法是多測幾次取平均值(2)系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)過程中要克服阻力系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)過程中要克服阻力(主要是打主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功，故動(dòng)能的增加量做功，故動(dòng)能的增加量Ek必必定稍小于勢能的

9、減少量定稍小于勢能的減少量Ep.再者，交流電的頻再者，交流電的頻學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律率率f不是不是50 Hz也會帶來系統(tǒng)誤差若也會帶來系統(tǒng)誤差若f50 Hz，由于速度值仍按頻率為由于速度值仍按頻率為50 Hz計(jì)算，頻率的計(jì)算計(jì)算，頻率的計(jì)算值比實(shí)際值偏小，周期值偏大，算得的速度值值比實(shí)際值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，動(dòng)能值也就偏小，使偏小，動(dòng)能值也就偏小，使EkEp的誤差進(jìn)一的誤差進(jìn)一步加大；根據(jù)同樣的道理，若步加大；根據(jù)同樣的道理，若f50 Hz，則可，則可能出現(xiàn)能出現(xiàn)EkEp的結(jié)果的結(jié)果欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)

10、械能守恒定律2.注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小積，可使空氣阻力減小欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律 在用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律在用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：的實(shí)驗(yàn)中：(1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的

11、，其編號為從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的，其編號為_A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶包括紙帶)B重錘重錘C天平天平D毫米刻度尺毫米刻度尺E秒表秒表F運(yùn)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)小車?yán)?欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為_；開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)；開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)先先_，然后，然后_(3)計(jì)數(shù)時(shí)對所選用的紙帶要求是計(jì)數(shù)時(shí)對所選用的紙帶要求是_(4)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是_；使重錘獲得的動(dòng)；使重錘獲得的動(dòng)能往往能往往_，為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇

12、_欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律【精講精析精講精析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知選用的器材根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知選用的器材為為A、B、D.(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求底板要豎直，打打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求底板要豎直，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固定實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固定實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶通電源，再釋放紙帶(3)計(jì)數(shù)時(shí)對所選用的紙帶要求是點(diǎn)跡清晰，最計(jì)數(shù)時(shí)對所選用的紙帶要求是點(diǎn)跡清晰，最初兩點(diǎn)間距離接近初兩點(diǎn)間距離接近2 mm.欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(4)實(shí)驗(yàn)中紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力是產(chǎn)生系實(shí)驗(yàn)中紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力是產(chǎn)生

13、系統(tǒng)誤差的主要原因由于阻力的作用使重錘獲統(tǒng)誤差的主要原因由于阻力的作用使重錘獲得的動(dòng)能往往小于它所減少的重力勢能為減得的動(dòng)能往往小于它所減少的重力勢能為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇質(zhì)量大，小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇質(zhì)量大，密度大的密度大的欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律【答案答案】(1)ABD(2)底板要豎直，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固底板要豎直，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固定接通電源釋放紙帶定接通電源釋放紙帶(3)點(diǎn)跡清晰，最初兩點(diǎn)間距離接近點(diǎn)跡清晰，最初兩點(diǎn)間距離接近2 mm(4)紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力小于它所減少紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力小于它所減少的重

14、力勢能質(zhì)量大、密度大的重錘的重力勢能質(zhì)量大、密度大的重錘欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖795所示：所示：圖圖795例例3欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(1)實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于1 m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度為用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度為l9.30 mm;由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心

15、之間的距離s_ cm；將滑塊移至光電門將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不左側(cè)某處，待砝碼靜止不動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門過光電門2；欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律從數(shù)字計(jì)時(shí)器從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出圖中未畫出)上分別讀出擋光上分別讀出擋光條通過光電門條通過光電門1和光電門和光電門2所用的時(shí)間所用的時(shí)間t1和和t2；用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.(2)用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式量的表達(dá)式滑塊通過光電門滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時(shí)瞬時(shí)速度分別時(shí)瞬時(shí)速度分別為為v1_和和v2_；欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律當(dāng)滑塊通過光電門當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時(shí)，系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)(包括滑包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動(dòng)能分別為的總動(dòng)能分別為Ek1_和和Ek2_；在滑塊從光電門在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中的過程中,系統(tǒng)系統(tǒng)勢