高中物理 第7章 第9節(jié)實驗 驗證機械能守恒定律課件 新人教版必修2

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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修遠兮路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 必修必修2 萬有引力與航天萬有引力與航天第七章第七章1.1.1集合的概念第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律 第七章第七章1.1.1集合的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入課堂情景切入2知識自主梳理知識自主梳理3重點難點突破重點難點突破4考點題型設(shè)計考點題型設(shè)計5課后強化作業(yè)課后強化作業(yè)7學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位*理解實驗原理，實驗思路和方法理解實驗原理，實驗思路和方法*驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律課堂情景切入課堂情景切入你體驗過公園里的翻滾過山車嗎？過山車

2、，呼嘯著、奔馳著，緊張、驚險、刺激。其勢能與動能相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變(忽略阻力)。你想過嗎，我們怎樣通過實驗來驗證機械能守恒定律。知識自主梳理知識自主梳理 驗證機械能守恒定律。實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?在只有_作用的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化，但總機械能_。實驗原理實驗原理 重力重力守恒守恒mgh 鐵架臺(帶鐵夾)，打點計時器，重錘(帶紙帶夾子)，紙帶數(shù)條，復(fù)寫紙片，導(dǎo)線，毫米刻度尺。除了上述器材外，還必須有_(交流46V)。注意：重錘應(yīng)選體積_、質(zhì)量_者，以減少空氣阻力的影響。又因無需測其質(zhì)量，所以本實驗不用_。實驗器材實驗器材 學(xué)生電源學(xué)生電源較小較小較大較大天平天

3、平重點難點突破重點難點突破一、實驗步驟1按圖(甲)裝置豎直架穩(wěn)打點計時器，并用導(dǎo)線將打點計時器接在46V交流電源上。2將長約1m的紙帶用小夾子固定在重物上后穿過打點計時器，用手提著紙帶，使重物靜止在靠近打點計時器的地方。3接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列的點。4換幾條紙帶，重復(fù)上面的實驗。5在取下的紙帶中挑選第一、二兩點間距離接近2mm且點跡清晰的紙帶進行測量。先記下第一點0的位置，再任意取五個點1,2,3,4,5，用刻度尺測出距0點的相應(yīng)距離，如圖(乙)所示。6計算出各點對應(yīng)的瞬時速度v1，v2，v3。7計算各點對應(yīng)的勢能減少量mghn并和動能增加量mv/2進行

4、比較。三、注意事項1應(yīng)盡可能控制實驗條件，即應(yīng)滿足機械能守恒的條件，這就要盡量減少各種阻力，采取的措施有：(1)鐵架臺應(yīng)豎直安裝，可使紙帶所受阻力減小。(2)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。2應(yīng)先接通電源讓打點計時器開始打點，再放開紙帶讓重錘下落。四、誤差分析1測量長度時會存在偶然誤差，所以測長度時要多測幾次，取平均值即可減小此誤差。2由于本實驗中有紙帶與限位孔間的摩擦力(主要因素)和空氣阻力(次要因素)的影響，這是系統(tǒng)誤差，它使增加的動能小于減小的重力勢能，要減小影響，采用增加重錘質(zhì)量的辦法，因為當(dāng)重錘的重力遠大于阻力時，可

5、忽略阻力的影響。3為了減小相對誤差，選取的計數(shù)點最好離第一個點遠一些。4若第一、第二兩點間的距離小于2mm，則這兩點間的時間間隔不到0.02s或阻力過大。考點題型設(shè)計考點題型設(shè)計實驗原理及操作步驟實驗原理及操作步驟 (1)請指出實驗裝置中存在的明顯錯誤：_。(2)進行實驗時，為保證重物下落時初速度為零，應(yīng)_(選填“A”或“B”)。A先接通電源，再釋放紙帶B先釋放紙帶，再接通電源(3)根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)打出的1、2、3、4四個點如圖乙所示。已測出點1、2、3、4到打出的第一個點O的距離分別為h1、h2、h3、h4，打點計時器的打點周期為T。若代入所測數(shù)據(jù)能滿足表達式gh3_，則可驗證

6、重物下落過程機械能守恒(用題目中已測出的物理量表示)。解析：(1)從圖甲中的實驗裝置中發(fā)現(xiàn)，打點計時器接在了“直流電源”上，打點計時器的工作電源是“低壓交流電源”。因此，明顯的錯誤是打點計時器不能接在“直流電源”上。(2)為了使紙帶上打下的第1個點是速度為零的初始點，應(yīng)該先接通電源，讓打點計時器正常工作后，再釋放紙帶。若先釋放紙帶，再接通電源，當(dāng)打點計時器打點時，紙帶已經(jīng)下落，打下的第1個點的速度不為零。因此，為保證重物下落的初速度為零，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶。在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下面列出一些實驗步驟：A用天平稱出重物和夾子的重量B把重物系在夾子上C將紙帶穿過計時器，上端用手提

7、著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器靜止D把打點計時器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)至6V(電源不接通)E把打點計時器固定在桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直線上F在紙帶上選取幾個點，進行測量和記錄數(shù)據(jù)G用秒表測出重物下落時間H接通電源，待計時器響聲穩(wěn)定后釋放紙帶I切斷電源J更換紙帶，重新進行兩次K在三條紙帶中選出較好的一條L進行計算，得出結(jié)論，完成報告M拆下導(dǎo)線，整理器材以上步驟中，不必要的有_，正確步驟的合理順序是_(填寫字母)。答案：AG；EDBCHIJMKFL解析：只為了驗證機械能守恒，沒必要稱量重物的質(zhì)量。打點計時器本身就是計時儀器，不再需要秒

8、表。實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理 (2)若實驗中所用重物的質(zhì)量m1kg。打點紙帶如圖所示，打點時間間隔為0.02s，則記錄B點時，重物速度vB_m/s，重物動能Ek_J，從開始下落起至B點時的重物的重力勢能減少量是_J，由此可得出的結(jié)論是_。(g取9.8m/s2)(本小題數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字)答案：(1)打第一個點時重物的初速度為零2mm(2)0.590m/s0.174J0.175J機械能守恒(3)C(鄂南、黃石、鄂州三校20132014學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)某同學(xué)做驗證機械能守恒定律實驗時，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分。剩下的一段紙帶上各相鄰點間的距離已測出標(biāo)在圖中，單位是c

9、m。打點計時器工作頻率為50Hz，重力加速度g取9.8m/s2。(1)重物在2點的速度v2_，在5點的速度v5_，此過程中動能增加量Ek_，重力勢能減少量Ep_。由以上可得出實驗結(jié)論_。(2)根據(jù)實驗判斷下列圖中正確的圖象是(其中Ek表示物體動能的變化量，h表示物體下落的高度)答案：(1)1.50m/s2.075m/s1.03mJ1.06mJ在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒(2)C(2)物體機械能守恒，應(yīng)有物體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為增加的動能，即Ekmgh，可見物體增加的動能與下落的距離成正比，選項C正確。實驗設(shè)計實驗設(shè)計 (1)要驗證機械能守恒定律，首先需要測量mA、mB及兩球距O點的距離LA、

10、LB，除此之外還需要測量的物理量有_。AA球從釋放運動到最低點的時間tBO離地面的高度hCB球落地點與O的水平距離xD釋放輕桿時A球的高度h0(2)下列減少實驗誤差的措施中，可行的有_。A開始釋放時，讓輕桿水平B支架處地面與B球落地處地面要在同一水平面上C桿的硬度盡量高D在同一高度多次釋放A球的前提下，取B球的平均落點，然后測量xE盡量減小轉(zhuǎn)軸O處的摩擦力F盡量減小B球的質(zhì)量(3)在輕桿從水平狀態(tài)無初速釋放的前提下，結(jié)合上述測定的物理量，可求系統(tǒng)重力勢能的減少量為_，動能的增加量為_，比較二者的大小，便可驗證機械能守恒，正常情況下會出現(xiàn)前者_(填“大于”或“小于”)后者。解析：(1)實驗中需要

11、求出B球平拋的初速度vB，所以還需要測量h與x，故應(yīng)選B、C。(2)為了減小實驗誤差，可行的選項為ABCDE。小剛同學(xué)用如圖實驗裝置研究“機械能守恒定律”。他進行了如下實驗操作并測出如下數(shù)值。用天平測定小球的質(zhì)量為0.50kg；用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑為10.0mm；用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為82.05cm； 電磁鐵先通電，讓小球吸在開始端；電磁鐵斷電后，小球自由下落；在小球經(jīng)過光電門時間內(nèi)，計時裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時間為2.50103s，由此可算得小球經(jīng)過光電門的速度；計算得出小球重力勢能減小量Ep_J，小球的動能變化量Ek_J。(g取9.8m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)從實驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)Ep_Ek(填“稍大于”、“稍小于”或“等于”)，試分析可能的原因_。答案：4.024.00稍大于空氣阻力的影響，高度測量中忽略了小球的尺度等，任意一條合理的分析均得分。答高度測量中存在誤差之類的答案不得分。