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(共36张PPT)
8.5 实验：验证机械能守恒定律
、、
第八章 机械能守恒定律
人教版（2019）
01
02
物理量的测量
实验思路
目录
03
研究自由下落物体的机械能
04
研究沿斜面下滑物体的机械能
(1)机械能守恒的条件是什么？
(2)对于一个物体或系统，机械能守恒的表达式是什么？
(3)你是否可以举一些生活中机械能守恒的实例？
复习与回顾
第一部分 实验思路
(1)根据你所设计验证机械能守恒定律的实验方案，结合机械能守恒定律，你认为在实验中需要测量哪些物理量？
(2)根据你所学的以往的知识，你是否可以说一下用什么方法或者工具测量这些物理量呢
思考与讨论
第二部分 物理量的测量
(1)根据机械能守恒的条件和你所举的生活实例，你是否可以从中选择一个实例来验证机械能守恒定律呢？
(2)说一说你如何用你选择的实例来验证机械能守恒定律？能否说一下具体的实验设计或者方案呢
思考与讨论
需要测量三个物理量：
(1)物体的质量（天平）；
(2)物体所处位置的高度（刻度尺）；
(3)物体的运动速度（速度传感器、光电门、纸带平均速度法）。
物理量的测量
第三部分 研究自由下落物体的机械能
(1)如果你要通过研究自由下落物体的机械能变化来验证机械能守恒定律，根据所要测量的物理量，你认为还需要哪些器材？
(2)在使用这些器材进行测量时，你需要注意什么问题
思考与讨论
(3)你是否可以设计出详细的实验方案，完成这个验证实验
铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物(带夹子)、纸带(数条)、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源。
1.实验器材
(1)安装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。
(2)打纸带：①将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方；
②先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落；
③关闭电源，取下纸带。更换纸带重复做3～5次实验。
(3)选纸带：选取点迹清晰且第1、2两点间距接近2 mm的纸带。
(4)测长度：用毫米刻度尺测出所选定的各计时点到基准点的距离。
2.实验步骤
(1)为什么要选择第1、2两点间距接近2 mm的纸带？
(2)你如何测量重物下降的高度，测量时如何更加准确的读取数值
思考与讨论
(3)你如何测量纸带上某点的瞬时速度，它的依据是什么
(4)在这一实验方案中，你认为可以用什么样的方法来验证机械能守恒？
3.数据分析
3.数据分析
3.数据分析
(1)你认为是否可以根据v=gt来求实验中所需要的某点的瞬时速度？
(2)不能用这种方式求解某点瞬时速度的原因是什么
思考与讨论
(3)你认为这个实验引起误差的原因有哪些，我们如何来减小误差呢
(1)减小各种阻力的措施
①安装时使打点计时器的限位孔与纸带处于同一竖直平面内；
②应选用质量和密度较大的重物。
(2)因重物下落过程中要克服阻力做功，实验中动能增加量必定稍小于重力势能减少量，否则实验数据不准确。
4.注意问题
实验演示
第四部分 研究沿斜面下滑物体的机械能
(1)如果你要通过研究沿斜面下滑物体的机械能的变化来验证机械能守恒定律，根据所要测量的物理量，你认为还需要哪些器材？
(2)在使用这些器材进行测量时，你需要注意什么问题
思考与讨论
(3)你是否可以设计出详细的实验方案，完成这个验证实验
(1)实验器材：气垫导轨、数字计时器、带有遮光条的滑块。
(2)实验装置：如图所示，把气垫导轨调成倾斜状态，滑块沿倾斜的气垫导轨下滑时，忽略空气阻力，重力势能减小，动能增大。
1.实验器材与装置
(1)为什么要用气垫导轨，它的作用是什么？
(2)你如何测量滑块下降的高度
思考与讨论
(3)你如何测量纸带上某点的瞬时速度，这个速度的测量值是否有误差，如果有误差，你认为如何减小误差呢
2.实验测量及数据处理
两光电门之间的距离稍大一些，可以减小误差；遮光条的宽度越____，误差越小。
窄
3.误差分析
实验演示
课堂小结
1．用如图所示的装置验证机械能守恒定律，下列说法正确的是（　　）A．打点计时器电源应选用电压为220V的直流电源B．固定好打点计时器，将连着重物的纸带穿过限位孔，
用手提住，且让手尽量靠近打点计时器C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源D．选取重物时，其质量适当大点，可以减小因阻力而产生的误差
课堂练习
D
2．实验小组用“自由落体法”验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，下列操作或分析中正确的是（　　）A．必须要称出重锤的质量B．打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上C．实验时，应先释放重锤，再打开电源
D．可以用 或 计算某点的速度
课堂练习
B
3．某同学利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。实验时首先将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平，然后将带遮光条的滑块移至图示位置，测得遮光条到光电门的距离为L，砝码盘到地面的距离大于L。由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的时间t。系统中砝码盘及砝码的总质量为m、滑块及遮光条的总质量为M，遮光条的宽度为d，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．滑块通过光电门时的速度大小可利用 计算
B．在滑块运动距离L的过程中，系统重力势能减少量为mgL
C．在滑块运动距离L的过程中，系统重力势能减少量为
D．在滑块运动距离L的过程中，系统动能增加量为
课堂练习
AB
4．某小组利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，得到了如图乙所示的一条纸带。图乙中O点是打出的第一个点，A、B、C、D、E、F是依次打出的点，OE间的距离为x1，DF的距离为x2，已知相邻两点间的时间间隔为T，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．打点计时器打下E点时，重物的速度大小为
B．打点计时器打E点时，重物的速度大小为
C．在误差允许范围内，若gx1= ，则重物下落过程中机械能守恒
D．在误差允许范围内，若gx1= ，则重物下落过程中机械能守恒
课堂练习
AC
5．如图1所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。
课堂练习
(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2、在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量△EP= J；重物的动能增加量△Ek= J（结果均保留三位有效数字）。
课堂练习
1.82
1.71
(2)该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的 误差（选填“偶然”或“系统”）。由此看，甲同学数据处理的结果比较合理的应当是△Ep △Ek（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
课堂练习
系统
大于
(3)甲同学多次实验，以重物的速度平方v2为纵轴， 以重物下落的高度h为横轴，作出如图所示的v2—h图像， 则当地的重力加速度g= m/s2。（结果保留3位有效数字）
课堂练习
9.67
THANKS
THANKS
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