教科版必修二 第4章第5节 机械能守恒定律 学生实验验证机械能守恒定律 课件（23张）.ppt

第四章机械能和能源 4 5机械能守恒定律 学生实验 验证机械能守恒定律 复习回顾 1 什么叫机械能守恒 2 机械能守恒的条件是什么 3 自由落体运动的物体 机械能守恒吗 质量为m的物体从o点自由下落 以地面为零参考面 经过a b两点的速度分别为va和vb a b两点距地面的高度分别为ha hb 4 如何推导机械能守恒的表达式 本实验借助 实验目的 验证机械能守恒定律 自由落体运动 实验原理 要证明上式是否成立 需要测量哪些物理量 如何测量这些物理量 数据处理方法一计算法 对每一计数点获得的数据进行计算并进行比较 若在误差允许的范围内 重力势能的减少量与动能的增加量相等 就可以得出机械能守恒的结论 方法二图象法 以v2 2为纵轴 以h为横轴画出图线 若是一条通过原点的直线 则可以得出机械能守恒的结论 图线的斜率表示重力加速度g 测量这些物理量 需要哪些器材 实验器材 重物 打点计时器 纸带 交流电源 铁架台 夹子 刻度尺 实验步骤与操作 1 选择重物时 选轻一点的好还是重一点的好 为什么 我们要求重物作自由落体运动 而阻力是不可避免地存在的 为了减少阻力对实验的影响 应采用密度较大的重物 实验步骤与操作 2 安装打点计时器时 应注意什么问题 计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向 计时器要稳定在铁架台上 并将计时器伸出桌外 3 这样做的目的是什么 减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差 保证重物有足够的下落空间 以便在纸带上能够打出较多的点 有利于进行计算 实验步骤与操作 4 实验时 接通电源和释放纸带的顺序怎样 先通电源 再释放纸带 5 释放纸带时应注意什么问题 释放重物前 重物应靠近打点计时器 以便能打出较多的点 拉稳纸带的上端 确保重物由静止释放 按如下实验步骤进行实验 按照如图所示装置安装打点计时器 将纸带穿过计时器 下端与重物相连 接通电源 待计时器工作稳定后释放纸带 及时切断电源 取下纸带 标上纸带号 更换纸带 重复以上步骤 整理器材 使器材复位 实验步骤与操作 数据处理 讨论 如何选取纸带上的两点作为我们研究过程的起点和终点 终点可选择倒数第一个点或倒数第二个点 从这一个点向前数4 6个点当起点 可以减小这两个点的瞬时速度以及两点之间距离 高度h 测量的误差 数据处理 我们可以选取7 13两点 比较它们的机械能e7和e13 以点13为0势能参考点 验证 ek7 mgh ek13 测定第n点的瞬时速度的方法 测出第n点相邻的前 后两段相等时间间隔t内下落的高度xn 1和xn 1 或用hn 1和hn 1 然后由公式vn xn 1 xn 1 2t或由vn hn 1 hn 1 2t可得vn 数据处理 数据处理 通过本实验 我们可以得到的结论是 误差分析 偶然误差 测量纸带时产生系统误差 因重物 纸带下落中要克服阻力做功 打点计时器与纸带间有摩擦阻力等误差影响 使动能增加量必定稍小于重力势能减少量 温馨提示 请摘抄笔记 辨析 计算物体的速度 可有三种方法 注意 第1种方法和第2种方法不能使用 犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误 正确方法 温馨提示 请摘抄笔记 问题 在 验证机械能守恒定律 的实验中 应注意些什么 解答 实验时要先接通电源 后放纸带 由于本实验只比较重力势能的减少与动能的增加 故不需要测重物的质量 为了减小空气阻力的影响 重物应选质量较大但体积又较小的物体 密度较大的重物 例1 在 验证机械能守恒定律 的实验中 所用电源的频率为50hz 某同学选择了一条理想的纸带 用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示 图中o点是打点计时器打出的第一个点 a b c d e分别是每打两个点取的计数点 单位 mm 根据纸带计算 1 若重物质量为mkg 则重物从开始下落到打b点时 减少的重力势能 2 重物下落到b点时增加的动能 3 从 1 2 数据可得出什么结论 产生误差的主要原因是什么 1 减少的重力势能 ep 1 911mj 2 增加的动能为 ek 1 890mj 3 从 1 2 可知 在实验误差允许范围内重力势能的减少量等于其动能的增加量 机械能守恒 重物减少的重力势能略大于其增加的动能 原因是 重物下落过程中受空气阻力 打点计时器与纸带间有阻力等 损失了一部分机械能 结论 在实验误差允许范围内 其重力势能的减少量等于其动能的增加量 机械能守恒 温馨提示 请摘抄笔记 点评 该实验中主要存在偶然误差和系统误差 减小测量误差的方法是 一是测高度时应从打点的起点量起 二是多次测量取平均值 系统误差是由于重物和纸带下落过