多彩课堂高中物理 7.9《实验 验证机械能守恒定律》课件 新人教版必修2.ppt

第七章 机械能守恒定律 第9节 实验 验证机械能守恒定律 1 理解实验的设计思路 明确实验中需要直接测量的物理量 2 知道实验中选取测量点的有关要求 会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离 掌握测量物体运动的瞬时速度的方法 3 能正确进行实验操作 能够根据实验数据的分析得出实验结论 4 能定性地分析产生实验误差的原因 并会采用相应的措施减小实验误差 首先让学生观看一段机械能守恒的视频 让学生对机械能守恒中动能与势能的相互转化有个深刻的体会 接着向学生抛出问题 怎么来验证物体的机械能是否守恒 引导学生提出实验方案 最后分析实验中可能会出现的误差 并分析其出现的原因 可以利用刻度尺来量出物体下落的高度 得到物体势能的变化 利用打点计时器和纸带来计算物体动能的变化 最后 根据物体势能的变化与动能的变化来判断物体机械能是否守恒 机械能守恒的各种情况 一 实验原理 自由落体 重力势能减小 动能增加 小球在下落过程中 重力势能的减少量为 ep减 动能的增加量为 ek增 如果 则证明小球下落过程中机械能守恒 二 实验方案 下落起始点o a 1 以物体下落的起始点o为基准 物体从o点下落到a点下落的高度为h 到达a点时的速度为v 物体重力势能的减小量为 mgh 物体动能的增加量为 验证mgh与是否相等 下落起始点o a 2 以物体下落过程中某一点a基准 物体从a点下落到b点下落的高度为 h 在a点的速度为va 在b点的速度为vb 物体重力势能的减小量为 mg h 物体动能的增加量为 b 验证mg h是否相等于 h和 h的距离要大一些 以减小测量误差 该实验需要测量哪些物理量呢 可以用刻度尺直接量 利用纸带和打点计时器来计算 物体下落的高度物体在某一位置的速度 打点计时器 纸带 重物 刻度尺 铁架台 带铁夹 交流电源等 夹子 打点计时器 纸带 重物 铁架台 三 实验器材 1 按如图装置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 2 把纸带的一端在重锤上用夹子固定好 另一端穿过计时器限位孔 竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近 纸带上端用夹子夹住 3 先接通电源 再松开纸带 让重物自由下落 4 重复几次 得到3 5条打好点的纸带 四 实验步骤 5 在打好点的纸带中挑选第一 二两点间的距离接近2mm 且点迹清晰的一条纸带 在起始点标上0 后面任取相同时间间隔点依次标上1 2 3 用刻度尺测出对应下落高度h1 h2 h3 7 计算验证重物重力势能减少量和动能的增加量是否相等 6 应用公式 1 打点计时器安装时 必须使纸带和限位孔在同一竖直线上 以减小摩擦阻力 4 选用纸带时应尽量挑第一 二点间距接近2mm的纸带 3 实验时 必须先接通电源 让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落 五 注意事项 2 应该选择重量大 体积下的重物 以减小空气阻力的影响 六 误差分析 因为有纸带与打点计时器的摩擦阻力 空气阻力等 要克服阻力做功 动能增加量总是稍小于重力势能减少量 计算速度应用公式 能不能用公式来计算呢 不能 不能 能不能用公式来计算呢 1 某次 验证机械能守恒定律 的实验中 用6v 50hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带 如图所示 o点为重锤下落的起点 选取的计数点为a b c d 各计数点到o点的长度已在图上标出 单位为毫米 重力加速度取9 8m s2 若重锤质量为1kg 1 打出b点时 重锤下落的速度vb m s 重锤的动能ekb j 1 175 0 6903 2 从开始下落算起 打点计时器打b点时 重锤的重力势能减小量为 j 3 根据纸带提供的数据 在误差允许的范围内 重锤从静止开始到打出b点的过程中 得到的结论是 0 6909