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(共34张PPT)
第八章 机械能守恒定律
实验:验证机械能
守恒定律
内容：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。
表达式：
(1) EK2+EP2=EK1+EP1 或者
或 ΔEk减=ΔEp增
(2) ΔEk= -ΔEp
条件：只有重力或系统内弹力做功
机 械 能 守 恒 定 律
守恒观点
转化观点
验证机械能守恒定律
那么，我们可以通过什么样的实验来验证这一定律呢？
物体自由下落时，如果不计空气阻力，物体的机械能守恒，即重力势能的减少量等于动能的增加量。
1.若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，
若有
即验证了机械能守恒定律。
铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)．
没有天平？
1.把打点计时器安装在铁架台上，并接好学生电源。
2.把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。
3.先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点。
4.重复上一步的过程，打三到五条纸带。
5.选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，隔一段以后再依次选取A、B、C三个点，用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、……记入表格中。
各计数点 O A B C
下落高度
h
h2
h1
O
A
B
C
选纸带
选纸带
验证守恒
验证守恒
1.利用v=gt求瞬时速度，因重物下落过程中受阻力影响，重物实际加速度比g小，如果用v=gt来求瞬时速度，会导致计算出的速度比实际值大，从而导致△Ek大于△ EP，与事实不符；
2.利用 求瞬时速度，相当于默认机械能守恒来验证机械能守恒；
例1.如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：
实验器材选择及误差
(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)
A.米尺
B.秒表
C.0～12 V的直流电源
D.0～12 V的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有_____________________________
_______________________________________．(写出两个原因)
解析：本题意在考查考生对“验证机械能守恒定律”实验原理的理解，并能正确分析实验误差的来源．
(1)打点计时器使用的电源为交流电源，故应选取0～12V的交流电源，D正确；利用米尺测量纸带上各点间的距离，A正确．本实验中利用打点计时器作为计时工具，所以不需要秒表，B错误．
(2)实验误差的来源主要是由于纸带在下滑的过程中需要克服摩擦力做功，以及用米尺测量数据时读数有误差．
答案：
(1)AD
(2)纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定
例2.在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2，测得所用的重物质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图所示)，把第一个点记为O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.
实验数据处理及误差分析
(1)根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于________J，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)．
(2)根据以上数据，可知重物下落时的实际加速度a＝________m/s2，a__________g(选填“大于”或“小于”)，原因是________________________________________________
________________________．
(2)根据CD－AB＝2aT2，CD＝OD－OC，AB＝OB－OA，代入数据得a＝9.75 m/s2＜g.
实验中重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用，导致a(2)根据CD－AB＝2aT2，CD＝OD－OC，AB＝OB－OA，代入数据得a＝9.75 m/s2＜g.
实验中重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力作用，导致a答案：
(1)7.62　7.57
(2)9.75　小于　
重锤受空气阻力，纸带受限位孔或打点计
时器振针的阻力
例3. (2011·海南高考)现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图：
实验创新设计
(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的s与t值．结果如下表所示：
1 2 3 4 5
s(m) 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
t(ms) 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43
1/t2(×104 s－2) 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39
直线的斜率约为k＝2.36×104 m－1·s－2.
(2) 第1和第5个数据点及所作直线如图所示．

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