资源简介

(共33张PPT)
第五节
实验：验证机械能守恒
第八章 机械能守恒定律
学习目标
1
新课讲解
3
复习回顾
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1.理解验证机械能守恒定律的原理。会设计实验方案，确定需要测量的物理量，采用正确的方法测量相关的物理量
2.能够控制实验条件，正确进行实验操作，获取物体下落高度和速度大小等数据，会分析动能增加量小于重力势能减少量的原因，并采取相应措施，以减小实验误差。
3.树立实事求是的科学态度，培养认真严谨的科学精神
复习回顾
在只有重力或弹力做功的物体系统内，物体的动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
内容：
表达式：
适用条件：
只有重力做功或弹力做功
机械能守恒定律
机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达形式？
1.条件：仅有重力或弹力做功。
2.表达式：
（1）守恒的角度：E1=E2
（2）转化的角度： △Ek增= △EP减
（3）转移的角度： △EA增=△EB减
思考
本节课我们通过自由落体运动和物体沿光滑斜面下滑运动来验证机械能守恒定律。
新课讲解
一、实验目的
通过实验验证机械能守恒定律
二、实验思路
问题1：机械能守恒的条件是什么？
只有重力或弹力做功
问题2：满足这一条件的过程有哪些？
自由落体运动
物体沿光滑斜面下滑
小球的摆动
x
y
平抛运动
利用自由落体运动验证机械能守恒定律
v1
h1
h2
A
B
v2
质量为m的物体从O点自由下落，以地面为零势能面，如果忽略空气阻力，下落过程中任意两点A和B的机械能守恒，即
也可以计算重物在某两点间动能的增加量是否等于重力势能的减少量
v
h
O
A
任意一点的瞬时速度v，该点到初始点的高度差h。
思考：
1.需要测量哪些物理量？
质量m呢？
不需要
2.需要用到哪些实验仪器来测量下落高度以及任意一点的瞬时速度？
为了方便起见，可以直接从下落的初始位置O点来进行研究，此时初动能为0，则从起始点到下落过程中任意一点有：
一、实验器材：
打点计时器、
纸带、
刻度尺、
重物、
铁架台（带铁夹）、
交流电源等。
夹子
打点计时器
纸带
重物
？
铁架台
1．按图安装实验器材，电源接学生电源，并将输出电压调至4~6V交流。接通电源前，用手提升纸带至重锤靠近打点计时器处。
2．先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。关闭电源，取下纸带备用。
3．重复步骤2两次，打出3条纸带。
4．取点迹清晰，且第一、二点距离接近2mm的纸带进行测量。先将第一点记为O点，然后在纸带上任取5个连续的点，如下图所示。
二、实验步骤
1、选择重物时有何要求，为什么？
应选用质量和密度较大的重物，增大重力，可使阻力的影响相对较小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。
2、安装打点计时器时，应注意什么问题，释放纸带时有什么要求？这样做的目的是什么
打点计时器要稳定固定在铁架台上，同时伸出桌外，以保证重物有足够的下落空间。打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，同时需保持纸带竖直，以减小摩擦阻力，先接通电源，再释放纸带。
三、数据处理：
1.纸带如何选取？
①点迹清晰
②前两点间的距离约为2 mm
如果没有符合这一条件的怎么办，该如何验证？
（确保初位置速度为0）
我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB
Δh
A
B
可以避开起始点
2.距离如何测量？
①在距离O点较远处依次标记计数点1、2、3…
②用刻度尺从初始点开始，一次测量出各点对应刻度。
O
1
2
3
4
5
h1
h2
h3
h4
h5
3.各点瞬时速度如何计算？
中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度
n
xn
xn+1
4.数据分析
v1
v2
v3
v4
v5
v6
h1
h2
h3
h4
h5
h6
从起始点到第n个计数点,重力势能减少量为mghn,动能增加量为,计算ghn和,如果在实验误差允许的范围内ghn=,则机械能守恒定律得到验证。
4.数据分析
本实验要不要测量物体的质量（是否需要天平）？
不需要。根据机械能守恒定律的公式 可以看出，这个物体的质量可以被消去，是否已知质量对实验结果无影响。
对实验中获得的数条纸带应如何选取？
1.以纸带上第一点（起始点）为基准点来验证机械能守恒定律的方法。应选取点迹清晰且第1、2两点间的距离接近2mm的纸带。
2.选择后面的某两点验证机械能守恒定律的方法。实验打出的任何一条纸带，只要后面的点迹清晰，都可以用于计算机械能是否守恒。
问题
四、实验误差分析
（1）重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要是纸带与计时器之间的摩擦力。
（2）计时器平面不在竖直方向，纸带平面与计时器平面不平行是阻力增大的原因。
（3）电磁打点计时器的阻力大于电火花计时器。
由于阻力的存在，重物动能的增加量稍小于势能的减少量，即Ek＜Ep
经典例题
2、某学校实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。
(1)实验前先调整气垫导轨底座使之水平；
当堂检测

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