【物理 】實驗：驗證機械能守恒定律課件-2023-2024學(xué)年高一下人教版（2019）必修第二冊

e7d195523061f1c0600ade85ab8d19863d296bbd6d3c8047FB0A4867354E4F1E3A7DEAE3C4C4B5C9777EC9E9D7F78045DB0296A4194571101A21F67FC7D6C39966CE50B69116E2EE84E571E25F3C0CCEE19E493CC04F43360B62B2816CCB4E82496998A41A465108AB38A14E3AD4A6D2651CCB521A6181B2D6FE9767B064113E08844EF3A07B87C25E260A5A178C4E27復(fù)習(xí)回顧1.機械能守恒定律的內(nèi)容是什么？2.機械能守恒的條件是什么？3.機械能守恒定律的表達(dá)式？4.自由落體運動的物體，機械能守恒嗎？

教科書P96-97【參考案例1】

一、實驗?zāi)康?/p>

驗證物體做自由落體運動的過程中機械能守恒

二、實驗原理

在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒，若物體某位置的速度為v，下落高度為h，則有：01234？

要證明上式是否成立，需要測量哪些物理量？如何測量這些物理量？？測量這些物理量，需要哪些器材？打點計時器、交流電源、紙帶、重物、夾子、鐵架臺（含鐵夾）、刻度尺三、實驗器材問題思考？1.選擇重物時，選輕一點的好還是重一點的好？為什么？

我們要求重物作自由落體運動，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對實驗的影響，應(yīng)采用密度較大體積小的重物。2.安裝打點計時器時，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。3.這樣做的目的是什么?

減小紙帶與限位孔的摩擦帶來的實驗誤差；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，有利于進(jìn)行計算．問題思考？4.實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？先接通電源，再釋放紙帶5.釋放紙帶時應(yīng)注意什么問題？

釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點計時器，以便能打出較多的點。拉穩(wěn)紙帶的上端，確保重物由靜止釋放。問題思考？四、實驗步驟1.按圖把打點記時器安裝在鐵架臺上，將打點記時器與電源連接好。2.把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過記時器限位孔，用手豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c記時器附近。3.先接通電源，后松手讓重錘帶著紙帶下落。4.重復(fù)幾次，得3—5條紙帶。5.在打好點的紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶，在起始點標(biāo)上O，以后各依次標(biāo)上1、2、3…..用刻度尺測出對應(yīng)高度h1、h2、h3……四、實驗步驟6.應(yīng)用公式計算各點對應(yīng)的速度v1、v2、v3...7.計算各點對應(yīng)的勢能減少量和動能的增加量進(jìn)行驗證。四、實驗步驟驗證：

1.計時器打下的第一個點作為起始點，適當(dāng)大距離后選一個點作終點Vh注意：必須保證紙帶上的第一個點跡清晰，且第1、2點間距約為2mm的紙帶誤差小。五、數(shù)據(jù)處理2.若不選第一點為起點,怎樣確定終點和起點？

終點可選擇倒數(shù)第一個點或倒數(shù)第二個點，從這一個點向前數(shù)4～6個點當(dāng)起點，可以減小這兩個點的瞬時速度以及兩點之間距離（高度h）測量的誤差。五、數(shù)據(jù)處理我們可以選取A、B兩點，比較重力勢能的減少量和動能的增加量，則有：2A2B2121mvmvmghAB-=AB五、數(shù)據(jù)處理MkgΔhmVAm/sVBm/s勢能減少量mgΔh(J)動能增加量ΔEK(J)1234通過本實驗，我們可以得到的結(jié)論是：

五、數(shù)據(jù)處理在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，物體的機械能守恒.

因重物下落中要克服阻力做功，實驗的動能增加量必定稍小于重力勢能減少量六、誤差分析七、注意事項1.實驗中打點記時器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦力．2.實驗時，必須先接通電源，讓打點記時器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落．3.必須保留紙帶上打出點跡的第一點,且第1、2點間距約為2mm的紙帶誤差小。4.實驗中，只要驗證gh是否等于v2/2即可，不用測重錘的質(zhì)量。教科書P98【練習(xí)與應(yīng)用1】

（1）

AB（2）O到B重力勢能減少了mghB（3）存在空氣阻力和摩擦阻力的影響方案二：沿光滑斜面下滑的物體機械能守恒為了使系統(tǒng)誤差更小，采用氣墊導(dǎo)軌來減小摩擦。使用光電門來測量瞬時速度。教科書P97【參考案例2】

方案三：系統(tǒng)機械能守恒砝碼通過繞過定滑輪的細(xì)線牽連靜止放在氣墊導(dǎo)軌上的滑塊，從靜止釋放。想一想：你能否寫出驗證機械能守恒的表達(dá)式？假設(shè)砝碼和托盤總質(zhì)量為m，滑塊和擋光條總質(zhì)量為M教科書P98【練習(xí)與應(yīng)用2】

思維?能力?訓(xùn)練1.為進(jìn)行《驗證機械能守恒》實驗，有下列器材可選用：鐵架臺、打點記時器、復(fù)寫紙、紙帶、秒表、低壓直流電源、導(dǎo)線、電鍵、天平，其中不必的器材是__________________________;缺少的器材是___________________________。秒表、天平、低壓直流電源電源、刻度尺、重物低壓交流

2.在驗證機械能守恒的定律時，如果以v2/2為縱軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的v2/2-h圖線應(yīng)是_________________，才能驗證機械能守恒，v2/2-h圖的斜率等于___________的數(shù)值。過原點O的傾斜直線重力加速度g思維?能力?訓(xùn)練3.在“驗證機械能守恒”的實驗中，已知打點記時器所用的電源的頻率50Hz，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間=9.8m/s2,測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg。實驗中得到一條如圖所示點跡清晰的紙帶，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于______焦，動能的增加量等于______焦(取3位有效數(shù)字)。7.627.57Vc=3.89m/s思維?能力?訓(xùn)練4.“驗證牛頓第二定律”及“驗證機械能守恒定律”這兩個實驗，它們的共同之處是 A.都要用打點計時器 B.都要用天平測質(zhì)量C.都要用刻度尺測位移 D.都要計算瞬時速度AC5.在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，需直接測量的物理量是

A.重物的質(zhì)量B.重力加速度C.重物下落的高度D.與下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度C思維?能力?訓(xùn)練6.在《驗證機械能守恒定律》的實驗中，下列操作正確的是

A.先釋放重物，后接通電源B.用秒表測量重物下落的時間C.打完一條紙帶后，立即切斷電源D.每打完一條紙帶，活動復(fù)寫紙位置CD7.在驗證機械能守恒定律的實驗中要用到的器材和測量儀器有_____________．A.打點計時器 B.低壓交流電源 C.秒表D.重錘

E.鐵架臺和復(fù)夾F.紙帶G.刻度尺 H.天平ABDEFG思維?能力?訓(xùn)練8.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：(1)現(xiàn)有器材是：打點計時器；低壓電源；紙帶；帶夾子的重物；刻度尺；天平；導(dǎo)線；鐵架臺。其中該實驗不需要的器材是______。(2)實驗中，要從幾條打上點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近_____mm并且點跡清晰的紙帶進(jìn)行測量。(3)某學(xué)生在實驗中器材安裝正確，操作規(guī)范，所用交流電的頻率為