粤教版必修2 第4章 6 验证机械能守恒定律 课件（27张）.ppt

目标定位 1 能够通过研究物体运动过程中动能和势能的变化 验证机械能守恒定律 并能设计出不同的实验方案 2 能正确进行实验操作 分析实验数据得出结论 3 能定性地分析误差产生的原因 6验证机械能守恒定律 一 实验原理在只有重力对物体做功的过程 比较物体重力势能的变化量与动能变化量 若满足 ep减 ek增 则说明机械能守恒 mgh 2 实验器材铁架台 带铁夹 电磁打点计时器 重物 带夹子 纸带 复写纸 导线 低压 电源 4 6v 毫米刻度尺 交流 3 实验步骤 1 安装置 按图1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 图1 2 打纸带 将纸带的一端用夹子固定在重物上 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 后 让重物带着纸带自由下落 更换纸带重复做3 5次实验 3 选纸带 选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2mm的纸带 把纸带上打出的两点间的距离为2mm的第一个点作为起始点 记作0 在距离0点较远处再依次选出计数点1 2 3 4 测距离 用刻度尺测出0点到1 2 3 的距离 即为对应下落的高度h1 h2 h3 接通电源 松开纸带 过原点且斜率为g的直线 图2 5 误差分析重物下落要克服阻力做功 因此减小的重力势能略大于增加的动能 6 注意事项 1 尽量减小各种阻力的影响 采取的措施有 安装打点计时器时 必须使两个限位孔的中线严格竖直 以减小摩擦阻力 应选用质量和密度较大的重物 以减小阻力的影响 2 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再松开纸带 2 实验步骤 1 在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球 2 在方格纸上确定4至5个点作为测量点 并测出各点相对于d点的高度h 3 分别安装光电传感器 并使之与数据采集器相连接 4 让小球从某一高度向下摆动 通过光电计时器得到小球通过各点的速度 5 分别测定摆球在摆动过程中任意时刻的动能和重力势能 研究每一个测量点的机械能的总量是否相等 3 误差分析 1 本实验中小球在运动过程中受到阻力作用 引起实验中动能的增加量小于重力势能的减小量 2 光电传感器的灵敏度对实验结果也有影响 4 注意事项 1 小球运动时 应使其轨迹在同一竖直面内 避免做圆锥摆运动 2 调整带方格纸的木板 应使其竖线在竖直方向上 3 为准确测定小球在各位置的瞬时速度 可在小球下部安置一块挡光片 并确保挡光片在竖直面内 例1 某同学在 验证机械能守恒定律 时按如图4甲所示安装好实验装置 正确进行实验操作 从打出的纸带中选出符合要求的纸带 如图乙所示 图中o点为打点起始点 且速度为零 图4 1 选取纸带上打出的连续点a b c 测出其中e f g点距起始点o的距离分别为h1 h2 h3 已知重锤质量为m 当地重力加速度为g 打点计时器打点周期为t 为验证此实验过程中机械能是否守恒 需要计算出从打下o点到打下f点的过程中 重锤重力势能的减少量 ep 动能的增加量 ek 用题中所给字母表示 2 以各点到起始点的距离h为横坐标 以各点速度的平方v2为纵坐标建立直角坐标系 用实验测得的数据绘出v2 h图线 如图5所示 该图象说明了 图5答案见解析 例2 利用气垫导轨验证机械能守恒定律 实验装置示意图如图6所示 图6 1 实验步骤 将气垫导轨放在水平桌面上 桌面高度不低于1m 将导轨调至水平 用游标卡尺测出挡光条的宽度l 9 30mm 由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s cm 将滑块移至光电门1左侧某处 待砝码静止不动时 释放滑块 要求砝码落地前挡光条已通过光电门2 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和光电门2所用的时间 t1和 t2 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 2 用表示直接测量量的字母写出下列物理量的表达式 滑块通过光电门1和光电门2时 瞬时速度分别为v1 和v2 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 在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中 系统势能的减少量 ep 重力加速度为g 3 如果 ep 则可认为验证了机械能守恒定律 例3 某同学研究小球摆动过程中机械能守恒 他用的dis装置如图7 a 所示 在实验中 选择以图象方式显示实验的结果 所显示的dis图象如图 b 所示 图象的横轴表示小球距d点的高度h 纵轴表示摆球的重力势能ep 动能ek