1.5功和机械能实验：验证机械能守恒定律（教学课件）-高中物理鲁科版（2019）必修第二册.pptxVIP

第1章功和机械能;课标解读

;情境导学;二、实验思路

只有重力做功时,只发生重力势能和动能的转化。

1.要验证的表达式:?m?+mgh2=???????????????????或?m?-?m?=????????。

2.所需测量的物理量:物体所处两位置之间的????????,及物体在两位置的

????????。;三、参考案例

案例1研究自由下落物体的机械能

1.实验器材

铁架台(带铁夹)、????????、重物(带夹子)、????????、复写纸、导

线、毫米刻度尺、交流电源。

2.实验步骤

(1)安装装置:按图1甲所示把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点计时

器与电源连接好。;?;(3)选纸带并测量:选择一条点迹清晰的纸带,确定要研究的开始和结束的位置,

测量两位置之间的距离Δh并计算两位置时的速度,代入表达式进行验证。

3.数据处理

(1)计算各点对应的瞬时速度:如图1乙所示,根据公式vn=?????????,计算出某

一点的瞬时速度vn。;(2)机械能守恒定律的验证

方法一:利用起始点和第n点。

选择开始的两点间距接近2mm的一条纸带,打的第一个点为起始点,如果在实

验误差允许范围内mghn=??????????,则机械能守恒定律得到验证。

方法二:任取两点A、B。

如果在实验误差允许范围内mghAB=??????????,则机械能守恒定律得到验证。;方法三:图像法(如图2所示)。

若在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为????????的直线,则验证了

机械能守恒定律。;4.误差分析

本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空

气阻力及打点计时器的????????引起的系统误差。

5.实验注意事项

(1)打点计时器安装时,要使两限位孔的中线在同一????????上,以减小摩擦

阻力。

(2)应选用质量和密度较????????的重物,可使空气阻力的影响相对减小。

(3)实验时,应先接通电源,让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。;(4)本实验中的几种验证方法均????????(填“需要”或“不需要”)测重物

的质量m。

(5)速度不能用v=gt或v=?计算,应根据纸带上测得的数据,利用vn=?计

算瞬时速度。

案例2研究沿斜面下滑物体的机械能

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3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。

?

图3;3.实验测量及数据处理

(1)测量两光电门之间的高度差Δh;

(2)通过滑块经过两光电门时遮光条遮光时间Δt1和Δt2,计算滑块经过两光电门

时的瞬时速度。

若遮光条的宽度为ΔL,则滑块经过两光电门时的速度分别为v1=????????,v2=????????;

(3)若在实验误差允许范围内满足mgΔh=?m?-?m?,则验证了机械能守恒定律。;4.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。;;?

?;(1)关于上述实验,下列说法中正确的是????。

A.重物最好选择密度较小的木块

B.重物的质量可以不测量

C.实验中应先接通电源,后释放纸带

D.可以利用公式v=?来求解瞬时速度;(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带,纸带上的O点是起始点,

选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计数点,并测出各计数点到O点

的距离依次为27.94cm、32.78cm、38.02cm、43.65cm、49.66cm、56.07

cm。已知打点计时器所用的电源是50Hz的交流电,重物的质量为0.5kg,则从

计时器打下点O到打下点D的过程中,重物减小的重力势能ΔEp=????J;

重物增加的动能ΔEk=????J,两者不完全相等的原因可能是

????????。(重力加速度g取9.8m/s2,计算结果保留三位有效数字);(3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点A、B、C、D、E、F各点

的瞬时速度v,以各计数点到A点的距离h为横轴、v2为纵轴作出图像,如图丙所

示,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是

????????。;解析(1)重物最好选择密度较大的铁块,可使空气阻力的影响相对减小,A