實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律公開課

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律公開課第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六1、利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.2、知道實(shí)驗(yàn)的原理、方法、過程.3、對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論及誤差分析.學(xué)習(xí)目標(biāo)第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六復(fù)習(xí)回顧1、什么叫機(jī)械能守恒？2、機(jī)械能守恒的條件是什么？3、自由落體運(yùn)動的物體，機(jī)械能守恒嗎？4、機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式是怎樣的？第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六本實(shí)驗(yàn)借助自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理2A2B2121mvmvmgΔh-=要驗(yàn)證上式是否成立，需要測量哪些物理量？如何測量這些物理量？01234由靜止釋放，則第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六測量這些物理量，需要哪些器材？實(shí)驗(yàn)器材重物、打點(diǎn)計時器、紙帶、交流電源、導(dǎo)線、鐵架臺（附鐵夾）、夾子、天平、毫米刻度尺第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)步驟與操作思考：選擇重物時，選輕一點(diǎn)的好還是重一點(diǎn)的好？為什么？我們要求重物作自由落體運(yùn)動，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。①用天平測量重物的質(zhì)量第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)步驟與操作思考：安裝打點(diǎn)計時器時，應(yīng)注意什么問題？計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向,計時器要穩(wěn)定在鐵架臺上,并將計時器伸出桌外。這樣做的目的是什么?減小紙帶與限位孔的摩擦帶來的實(shí)驗(yàn)誤差；保證重物有足夠的下落空間，以便在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計算．②按照課本所示裝置安裝打點(diǎn)計時器第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)步驟與操作思考：實(shí)驗(yàn)時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？先通電源，再釋放紙帶釋放紙帶時應(yīng)注意什么問題？釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器，以便能打出較多的點(diǎn)。拉穩(wěn)紙帶的上端，確保重物由靜止釋放。③接通電源，待計時器工作穩(wěn)定后釋放紙帶第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六按如下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)①用天平測量重物的質(zhì)量②按照課本所示裝置安裝打點(diǎn)計時器③接通電源，待計時器工作穩(wěn)定后釋放紙帶④及時切斷電源，取下紙帶，標(biāo)上紙帶號⑤更換紙帶，重復(fù)以上步驟⑥整理器材實(shí)驗(yàn)步驟與操作第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六本實(shí)驗(yàn)要不要必需測物體的質(zhì)量？不是必需要測量物體的質(zhì)量！mgh=mv2/2只證明gh=v2/2如果實(shí)驗(yàn)要求計算勢能和動能的具體數(shù)據(jù)，那就必須知道物體的質(zhì)量（即：課本中所說的用天平測物體的質(zhì)量）第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六討論課文中“紙帶上某兩點(diǎn)的距離等于重物……”中的“某兩點(diǎn)”如何選取？hv我們驗(yàn)證：需要從起始點(diǎn)開始算起，如右圖：許多材料上指出：選取第1、2兩點(diǎn)間距2mm的紙帶，即在打第1個點(diǎn)的瞬間，紙帶開始下落，實(shí)際上在操作中這是很難控制的，所以只要保證操作正確即可，誤差也不會太大?？梢韵胍幌?mm是怎么來的？

計時器打下的第一個點(diǎn)作為起始點(diǎn)，適當(dāng)大距離后選一個點(diǎn)作終點(diǎn)。h=gt2/2=10×0.022/2=0.002m=2mm第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六如何測定第n點(diǎn)的瞬時速度？

01234S3S4d4d2方法：平均速度法第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六辨析計算物體的速度，可有三種方法第1、2種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所以不能用第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)處理

m（kg）

h

（m）

V（m/s）勢能減少量

mgh(J)動能增加量

ΔEK(J)1234通過本實(shí)驗(yàn)，我們可以得到的結(jié)論是：

實(shí)驗(yàn)結(jié)論（將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，重錘重力勢能減少量等于動能的增加量，即機(jī)械能守恒。

實(shí)驗(yàn)中，重錘的重力勢能減小

略大于

其動能增加，其原因是下落中克服阻力做功，機(jī)械能略有減少。第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六0hv

212圖象法處理數(shù)據(jù)gh

=v

212該圖象的斜率表示什么？為什么圖象通過原點(diǎn)？可不可以用圖象處理數(shù)據(jù)?第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六可以回避起始點(diǎn)嗎（即處理紙帶時可以不用到起始點(diǎn)嗎）?我們可以選取A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能EA和EB。則有：mgΔh＝EKB－EKAΔhAB

思考第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

1、(單選)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，需要測量的是重物的()A．質(zhì)量B．下落高度C．下落時間D．瞬時速度B第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六2、為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點(diǎn)計時器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：

；缺少的器材是

。不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六3、下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說法，正確的是

A．重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會造成較大誤差B．重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C．重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差D．打點(diǎn)計時器選用電磁打點(diǎn)計時器比電火花計時器誤差要小(B)

解析為減小實(shí)驗(yàn)誤差，重物應(yīng)選質(zhì)量大些的，且重物質(zhì)量不需稱量，A、C錯，B正確，電磁打點(diǎn)計時囂的振針與紙帶間有摩擦，電火花計時器對紙帶的阻力較小，故選用電磁打點(diǎn)計時器誤差大些，D錯誤．

第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六4、有一條紙帶，各點(diǎn)距A點(diǎn)的距離分別為d1、d2、d3…，

如圖所示，各相鄰點(diǎn)的時間間隔為T，要用它來驗(yàn)證B點(diǎn)到G點(diǎn)過程機(jī)械能是否守恒，可得BG間的距離h＝________，B點(diǎn)的速度表達(dá)式vB＝________，G點(diǎn)的速度表達(dá)式vG＝________，如果有________＝________，則機(jī)械能守恒。第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六5、某學(xué)生在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有如下操作步驟，試按合理的順序步驟序號填在下面的線上：____________________________________．A．?dāng)嚅_電源，取下紙帶，選出前兩個點(diǎn)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(diǎn)計時器，并把紙帶上提使重錘停在靠近打點(diǎn)計時器的地方；D．把打點(diǎn)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和動能的增加量△EK，比較△EP和△EK得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；G．用刻度尺量出所選取的計數(shù)點(diǎn)到打下的第一個點(diǎn)0之間的距離．DBCE AG F第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

6、如圖5－5－6是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中打下的某一紙帶示意圖，其中O為起始點(diǎn)，A、B、C為某三個連續(xù)點(diǎn)．已知打點(diǎn)時間間隔Δt＝0.02s，用最小刻度為1mm的刻度尺量得OA＝15.55cm，OB＝19.2cm，OC＝23.23cm.第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

(1)假定上述數(shù)據(jù)并沒有看錯，則它們中不符合數(shù)據(jù)記錄要求的是

段，正確的記錄應(yīng)是19.20

cm.

(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，當(dāng)紙帶打B點(diǎn)時，重錘(設(shè)其質(zhì)量為mkg)重力勢能比開始下落位置的重力勢能減少了

J，動能增加了

J，這表明數(shù)值上ΔEp

ΔEk(填“大于”“小于”或“等于”)，這是因?yàn)?/p>

實(shí)驗(yàn)中有阻力，克服阻力做功要損失機(jī)械能

.實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘下落過程中，機(jī)械能是守恒的。

OB19.201.88m1.84m大于

實(shí)驗(yàn)中有阻力，克服阻力做功要損失機(jī)械能第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六7、驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)采用重物自由下落的方法：(1)用公式時對紙帶上起點(diǎn)的要求是

；為此目的，所選擇的紙帶第一、二兩點(diǎn)間距應(yīng)接近

.(2)若實(shí)驗(yàn)中所用重錘質(zhì)量m=1kg，打點(diǎn)紙帶如下圖所示，打點(diǎn)時間間隔為0.02s，則記錄B點(diǎn)時，重錘的速度vB=

，重錘動能EkB=

.從開始下落起至B點(diǎn)，重錘的重力勢能減少量是

，因此可得出的結(jié)論是