资源简介

(共39张PPT)
第八章 机械能守恒定律
8.5实验 验证机械能守恒定律
（教材94页）
倒计时结束后
请人阐述：如何用实验验证机械能守恒定律？
导入新课
实验目的：验证机械能守恒定律
机械能守恒定律告诉我们，在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能相互转化时总的机械能保持不变。
一、实验思路
（阅读教材95页）
(1)物体所处位置的高度；
(2)物体的运动速度。
二、物理量的测量
(3)物体的质量。
本实验要不要测量物体的质量？
mgh =
mv 2
1
2
gh =
v 2
1
2
如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。
想一想
如何测物体的瞬时速度
v
0
t
vA
t 2t
vB
vC
想一想
处理纸带时可以不用起始点吗
想一想
Δh
A
B
1.实验器材：
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。
实验方案1：研究自由下落物体的机械能
2.实验步骤
(1)安装置：
(2)打纸带：
(3)选纸带：
(4)测长度：
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。
A.先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落；
B.关闭电源，取下纸带。更换纸带重复做3～5次实验。
选取点迹清晰且第1、2两点间距接近2 mm的纸带。
用毫米刻度尺测出所选定的各计数点到基准点的距离。
3.数据分析
思考与讨论：
如何求出计数点的速度大小？比如计数点5的速度如何求？
h
v
O
3.10cm
7.05cm
3.数据分析
hAB
vB
O
B
A
vA
h
v
O
（2）下落距离时都从O点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值．
4.误差分析
(1)本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力 (空气阻力、打点计时器阻力)做功，
系统误差
偶然误差
（稍小于）
（1）实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直．接通电源后，等打点计时器工作稳定后再松开纸带．
（2）需选取密度较大的物体做重锤，以相对减小空气阻力的影响。
注意事项：
（4）选择点迹清晰的纸带，最好是第1点和第2点间距接近2 mm的纸带。
（3）测量下落高度时，为了减小测量值h的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些；各点对应的下落高度均从起点测量，不可用累加法。
98页
（教材94页）
六、实验改进
物体下落过程中通过某一位置时的速度可以用光电计时器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差．
实验方案2：研究沿斜面下滑物体的机械能
1、实验原理
气垫导轨
光电门
数字计时器
5.实验测量及数据处理
6.误差分析
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
m
砝码通过绕过定滑轮的细线牵连静止放在气垫导轨上的滑块，从静止释放。设砝码和托盘总质量为m，滑块和挡光条总质量为M。
实验原理
方案3：系统守恒
（学案143页）
因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律。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vn＝gtn来求瞬时速度，会导致计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的错误结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用hn＝ 或hn＝ 计算得到．
【问题2】如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？
想一想
h = gt2= ×9.8×0.022m < 2 mm
1
2
1
2
h
用 验证 ，这是以纸带上第一点（起始点）为基准验证机械能守恒定律的方法。纸带上的第一个点为计时起点0 ，该点的速度应该为零。
实验时可多次改变H值并测量与之对应的x值，利用作图像的方法验证。为了直观地表述H和x的关系，可用横轴表示H，纵轴表示x2，建立坐标系。
x2
验证过程：
利用频闪照片验证机械能守恒
比例1:1 频闪时间间隔T
其它设计
如图，悬挂在O点的小球摆到最低点时恰好与桌面接触但没有弹力，D处(箭头所指处)放一锋利的刀片，细线到达竖直位置时能被割断，小球做平抛运动落到地面，P是一刻度尺。该方案只需利用刻度尺测量A位置到桌面的高度H、桌面到地面的高度h及小球平抛运动的水平位移x即可验证机械能守恒。
方案4：创新设计
做匀变速运动的纸带上
某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。
【问题4】如何测物体的瞬时速度
v
0
t
vA
t 2t
vB
vC
想一想
误差来源 减小误差的措施 实验注意事项
阻力的影响 设法减小阻力 打点计时器应安装稳固，限位孔在一竖直线上，减小纸带与限位孔间的摩擦阻力
减小重物体积可减小空气阻力
增大重物重力 选用密度大的重物，一般用铁块
实验操 作不当 调节打点计时器 注意将电磁打点计时器接在低压交流电源上，调节好振针的长度，使点迹清晰
注意释放纸带与 接通电源的顺序 接通电源，待打点计时器工作稳定后再释放纸带让重物下落
选择纸带 选择点迹清晰的纸带，最好是第1点和第2点间距接近2 mm的纸带
测量误差 h误差 防止分段测 量增大误差 各点对应的下落高度均从起点测量，不可用累加法，否则将增大误差
减小误差的措施与操作规范
1.将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平；
2.测出挡光条的宽度l；
3.由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s；
4.将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
实验步骤：
5.从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电b门2所用的时间Δt1和Δt2；
6.用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。
数据处理：
1.滑块通过光电门1和光电门2时，瞬时速度分别为v1＝____和v2＝____.
2.当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动
能分别为Ek1＝_____________和Ek2＝_____________。
3.在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统
重力势能的减少量 (重力加速度为g)。
ΔEp＝mgs
4.如果ΔEp＝___________________________，则可
认为验证了机械能守恒定律。
小球的摆动
x
y
平抛运动

展开更多......

收起↑