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(共23张PPT)
§8.5 实验：
验证机械能守恒定律
知识回顾
1. 、 与 都是机械运动中的能量形式，统称为机械能。
2.在只有 的物体系统内，动能与势能可以 ，而总的机械能 。这叫作机械能守恒定律。
重力势能
弹性势能
动能
重力或弹力做功
相互转化
保持不变
3.机械能守恒定律表达式为 ，即系统初态的机械能等于系统末态的机械能；或 ，即系统减少（或增加）的总动能等于系统增加（或减少）的总势能。
实验思路
问题1：自由下落的物体、沿光滑斜面下滑的物体，机械能是否守恒？
问题2：要想验证机械能是否守恒，需要测量哪些物理量？
实验时，其实可以不测量物体的质量。想一想，这是为什么？
学生实验方案：
研究自由下落物体的机械能
问题3：结合实验台上提供的仪器，要利用打点计时器记录重物自由下落的运动过程，应该如何操作？（小组讨论 代表展示）
纸带
重物
横平
竖直
打点计时器
铁 夹
探出桌边
铁 夹
先接通电源
后释放纸带
注意事项：
1.打点计时器平面要调整到竖直方向，以减小由纸带与限位孔之间的摩擦带来的实验误差；打点计时器要伸出桌外，以保证重物有足够的下落空间，以便在纸带上能够打出足够多的点，便于进行测量。
2.重物应该选用质量和密度较大、体积较小的物体，以减小空气阻力的影响。
3.释放重物前，重物应靠近打点计时器，以便在纸带上能打出较多的点，拉稳纸带的上端，确保重物由静止释放。
4.应先接通电源，让打点计时器稳定工作后，再松开纸带让重物下落。打点完成后，及时断开电源。
5.因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。
实验步骤：
1．安装置：把打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。
2．打纸带：将纸带的一端固定在重物上，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。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
更换纸带重复做3--5次实验。
问题4：在打出的纸带上，最好选择哪两个位置作为过程的开始和终结点？
选择点迹清晰的纸带，舍掉纸带开头一些过于密集的点，在纸带上选取适当距离的两点。
数据处理：
1
2
测出此两点间的距离 h12（即重物下落的高度），求出此两点对应的瞬时速度v1和v2。
问题5：如何确定此过程重力势能的减少量和动能的增加量？
A
B
C
问题6：自由落体运动是匀变速直线运动，如何测量所选两个位置的瞬时速度？
次数 h12（m） v1（m/s） v2（m/s）
1
2
3
4
5
比较 与 ，
得出实验结论：在实验误差允许的范围内，物体自由下落过程机械能 。
演示实验方案：
利用气垫导轨研究沿斜面下滑 物体的机械能
小型气源
导 轨
滑块
滑 轮
气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔，空气再由导轨表面上的孔中喷出，在导轨表面与滑块内表面之间形成很薄的气垫层。滑块浮在气垫层上，与轨面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了力学实验中由于摩擦力引起的误差，使实验结果接近理论值。
数字计时器
光电门
计时系统：计时系统的工作要借助于光源和光敏管（统称光电门），光源与光敏管相对，它射出的光使光敏管感光。当滑块经过时，其上的遮光条把光遮住，与光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间，根据遮光条的宽度和遮光时间可以算出滑块经过时的速度，通过数码屏显示出来。
只有重力做功，
验证机械能是否守恒。
减少的重力势能
增加的动能
导 轨倾 斜
1.如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________。
A．重物选用质量和密度较大的金属锤
B．两限位孔在同一竖直面内上下对正
C．精确测量出重物的质量
D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
当堂巩固
AB
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。
A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度
C．BD、CF和EG的长度 C．AC、BD和EG的长度
BC
2.在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。
①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由
是__________________。
阻力与重力之比更小
②已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值 =___________J、C点的动能EKC=___________J（计算结果均保留3位有效数字）。比较EKC与 的大小，出现这一结果的原因可能是___________。
A.工作电压偏高 B.存在空气阻力和摩擦力 C.接通电源前释放了纸带
0.547
0.588
C
课堂小结
1.自由下落物体的机械能守恒
2.沿光滑斜面下滑物体的机械能守恒

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