8.5實驗：驗證機械能守恒定律(共16張PPT)

05.實驗：驗證機械能守恒定律知識回顧問題：機械能守恒定律的內(nèi)容是什么？在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。問題：機械能守恒定律的條件是什么？對單一物體：只有重力或彈力做功對物體系統(tǒng)：只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，沒有其它形式的能產(chǎn)生，則系統(tǒng)機械能守恒。問題：機械能守恒定律的表達式是什么？守恒思想：轉(zhuǎn)化思想：轉(zhuǎn)移思想：凹槽斜面地面光滑不固定凹槽斜面光滑且固定問題：能否舉一些機械能守恒的實例？假如我要求你們設(shè)計實驗來驗證機械能守恒定律，在學(xué)生實驗室你準(zhǔn)備借助哪種運動方式怎樣設(shè)計實驗去驗證？運動方式：自由落體，斜面，滑輪，單擺，彈簧振子……設(shè)計實驗：方案一.利用自由落體驗證機械能守恒一.實驗?zāi)康尿炞C機械能守恒定律二.實驗原理看勢能減少量和動能增加量在誤差允許范圍內(nèi)是否相等，若相等則機械能守恒。三.實驗器材打點計時器、紙帶、重物、刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、交流電源。方案一.利用自由落體驗證機械能守恒四.實驗步驟1.固定鐵架臺，打點計時器2.把紙帶一端固定重物，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直向上提紙帶直到重物停在打點計時器附近3.先通電，后釋放紙帶，打出紙帶4.重復(fù)3~5次5.選取點跡清晰且1、2兩點間距接近2mm的一條紙帶，起始點標(biāo)O，較遠處找三個點標(biāo)上A、B、C，且量出間距h1、h2、h36.算出vB，，計算mgh與，比較大小關(guān)系7.若大小幾乎相等，則在誤差允許范圍內(nèi)E守恒方案一.利用自由落體驗證機械能守恒五.注意事項1.兩限位孔應(yīng)該處于同一條豎直線上（避免摩擦）2.選取密度大的重物（空氣阻力相對小）3.先通電，后釋放紙帶（充分利用紙帶）4.1、2兩點間距接近2mm（）5.A、B、C離O遠一些（減小測量誤差）6.不需要測m(表達式中m可以消掉，若要知道重力勢能與動能的確切值則需要測量m)7.實際上（克服阻力做功）OABCh1h2h3問題：若要能直觀的看出是否機械能守恒，還有其它辦法嗎？利用作圖法問題：若取不到最初兩點間距為2mm能驗證嗎？只需要驗證BB’機械能是否守恒，即：ABCA’B’C’他們的斜率分別代表什么？問題：本實驗的誤差主要體現(xiàn)在哪幾方面？1.阻力因素：空氣阻力，紙帶與打點計時器的阻力這屬于系統(tǒng)誤差。會導(dǎo)致動能的增加量略小于重力勢能的減少量。減小誤差的辦法是取質(zhì)量大密度大的重物，另外保證打點計時器兩限位孔處于同一條豎直線上。2.測量因素：測量長度存在測量誤差這屬于偶然誤差。減小誤差的辦法是量測h時都從O點量起，一次性測量完，或者多次測量取平均值。六.實驗結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)機械能守恒利用如圖的裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。（1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的器材是__________。A.交流電源B.刻度尺C.天平（含砝碼）（2）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m，從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化了多少？動能變化了多少？（3）很多實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量略大于動能的增加量，你認為原因是什么？AB方案二.利用氣勢導(dǎo)軌構(gòu)造斜面驗證機械能守恒x12方案三.利用水平氣勢導(dǎo)軌驗證系統(tǒng)機械能守恒mM圖為一種利用氣墊導(dǎo)軌“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置。主要實驗步驟如下：A.將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，將導(dǎo)軌調(diào)至水平。B.測出擋光條的寬度d。C.將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離l。D.釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間t。E.用天平稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。F.……回答下列問題：（1）在滑塊從靜止釋放到運動到光電門的過程中，系統(tǒng)的重力勢能減少了多少？（2）為驗證機械能守恒定律，還需要測量哪個物理量？（3）若要符合機械能守恒定律的結(jié)論，以上測得的物理量應(yīng)該滿足怎樣的關(guān)系？方案四.滑輪驗證系統(tǒng)機械能守恒阿特伍德機Mmh例1.某學(xué)生在驗證機械能守恒定律的實驗中有如下操作步驟，試將合理的順序步驟序號填在下面的線上：

．A.斷開電源，取下紙帶，選出前兩個點間距離接近2mm的紙帶；B.把紙帶固定在重錘上；C.將紙帶穿過打點計時器，并把紙帶上提使重錘停在靠近打點計時器的地方；D.把打點計時器固定在放于桌邊的鐵架臺上，并與低壓交流電源相連接；E.接通電源，同時釋放紙帶；F.求出重錘重力勢能的減少量EP減和動能的增加量EK增，比較EP減和EK增得出實驗結(jié)論；G.距離第一個點較遠處選取一個計數(shù)點，用刻度尺量出距離h并計算速度v．DBCEAGF例2.在驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量為m＝1.00kg的重錘拖著紙帶下落，在此過程中，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，在紙帶上選取五個連續(xù)的點A、B、C、D和E，如圖所示．其中O為重錘開始下落時記錄的點，各點到O點的距離分別是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2.本實驗所用電源的頻率f＝50Hz.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(1)打點計時器打下點B時，重錘下落的速度vB＝_______m/s，打點計時器打下點D時，重錘下落的速度vD＝________m/s.(2)從打下點B到打下點D的過程中，重錘重力勢能減小量ΔEp