8.5 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 課件 -2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版2019必修第二冊14

5、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1、機(jī)械能守恒定律內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。2、表達(dá)式：3、適用條件：只有重力做功或彈力做功知識回顧利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾?shí)驗(yàn)原理：在自由落體運(yùn)動中，若物體下落高度h時的速度為v

,則由機(jī)械能守恒定律可知：hv打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。夾子打點(diǎn)計(jì)時器紙帶重物？鐵架臺三、實(shí)驗(yàn)器材：4、選擇合適的紙帶，處理數(shù)據(jù)。3、更換紙帶，重復(fù)幾次。1、將打點(diǎn)計(jì)時器固定在鐵架臺上，把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔。2、用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時器附近。然后先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、本實(shí)驗(yàn)不需要測量物體的質(zhì)量。mgh

=mv

212gh

=v

212五、注意問題：紙帶上的第一個點(diǎn)為計(jì)時起點(diǎn)0（起始點(diǎn)的速度應(yīng)該為零，即打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下第一個點(diǎn)時紙帶剛開始下落）。gh

=v

21212x

=

gt2

=

×9.8×0.022m

≈2×10-3m=

2

mm12h起始點(diǎn)對于實(shí)際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個點(diǎn)就是紙帶剛開始下落時打下的呢？2、紙帶上的頭兩個點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm3、紙帶上的頭兩個點(diǎn)間的距離可小于2mm，物體做自由落體運(yùn)動4、若不知起點(diǎn)，如何驗(yàn)證機(jī)械能守恒？ΔhAB5、測量物體的瞬時速度:

做勻變速運(yùn)動的物體一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度。6、實(shí)際上重物和紙帶下落過中要克服阻力做功，所以動能的增加量要

勢能的減少量。小于6、安裝打點(diǎn)計(jì)時器時，必須豎直，以減小摩擦阻力。7、應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，可使摩擦阻力，空氣阻力相對減小。測量點(diǎn)n123456高度hn

/m速度vn

/m/s勢能EP

/J動能EK/J可不可以用圖象處理數(shù)據(jù)?六、數(shù)據(jù)處理：0hv

212gh

=v

212該圖象的斜率表示什么？為什么圖象通過原點(diǎn)？研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能

本案例中，我們利用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時器記錄物體沿光滑斜面下滑的運(yùn)動過程。氣墊導(dǎo)軌上有很多小孔，氣泵送來的壓縮空氣從小孔噴出，使得滑塊與導(dǎo)軌之間有一層薄薄的空氣層，兩者不會直接接觸。這樣，滑塊運(yùn)動時受到的阻力很小，實(shí)驗(yàn)的精確度能大大提高。計(jì)時系統(tǒng)的工作要借助于光源和光敏管（統(tǒng)稱光電門）。光源與光敏管相對，它射出的光使光敏管感光。當(dāng)滑塊經(jīng)過時，其上的遮光條把光遮住，與光敏管相連的電子電路自動記錄遮光時間，通過數(shù)碼屏顯示出來。根據(jù)遮光條的寬度和遮光時間，可以算出滑塊經(jīng)過時的速度。因?yàn)檫@樣的計(jì)時系統(tǒng)可以測出

0.001s的時間，并且能直接以數(shù)字顯示，所以又叫數(shù)字毫秒計(jì)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖

8.5-4所示。實(shí)驗(yàn)操作中，把氣墊導(dǎo)軌調(diào)成傾斜狀態(tài)，滑塊沿傾斜的氣墊導(dǎo)軌下滑時，重力勢能減小，動能增大。測量