新课标必修79实验：验证机械能守恒定律（新课标）.ppt

山东省莱芜市第十七中学刘学连本人声明 本文属本人原创作品 本文著作权授予 北京全品考试书店有限公司 北京全品教育科技中心 独家所有 本人拥有署名权 本实验借助的物理现象是 自由落体运动 实验目的 来验证机械能守恒定律 实验原理 请同学们完成以下填空 物体做自由落体运动 只有 做功 物体的 与 相互转化 但总的机械能不变 若物体的某一时刻的瞬时速度是v 下落高度是h 则有 重力 重力势能 动能 mgh mv2 2 即验证 实验方法 请同学们阅读教材 实验方法 部分并回答以下问题 1 本实验需要哪些器材 2 简述实验步骤3 本实验要不要测物体的质量 4 讨论课文中 纸带上某两点 如何选取 5 重物的速度如何测量 我们分别回答以上问题 问题1 1 本实验需要哪些器材 电火花计时器 或电磁打点计时器 重物 纸带 铁架台 带铁夹 刻度尺 我们分别回答以上问题 问题2 2 简述实验步骤 按照课本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 先接通电源后释放纸带 更换纸带 重复以上步骤 选择纸带 处理数据 我们分别回答以上问题 问题3 3 本实验要不要测物体的质量 不需要测量物体的质量 mgh mv2 2 gh v2 2 如果实验要求计算势能和动能的具体数据 那就必须知道物体的质量 即 课本中所说的用天平测物体的质量 我们分别回答以上问题 问题4 4 讨论课文中 纸带上某两点的距离等于重物 中的 某两点 如何选取 我们验证 需要从起始点开始算起 如右图 许多材料上指出 选取第1 2两点间距2mm的纸带 即在打第1个点的瞬间 纸带开始下落 实际上在操作中这是很难控制的 所以只要保证操作正确即可 误差也不会太大 可以想一想2mm是怎么来的 问题4 我们分别回答以上问题 实际上我们完全可以回避起始点的 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 则有 EK7 mgh EK13 这样 纸带上打出起始点0后的第一个0 02s内的位移是否接近2mm 以及第一个点是否清晰就无关紧要了回避第一个计时点的原因也包括实验时手提纸带的不稳定 使第一个计时点打出的点迹过大 从而测量误差加大 问题5 我们分别回答以上问题 5 重物的速度如何测量 重物的速度可以用大家熟悉的方法从纸带测出 这样也就知道了它在各点的瞬时速度 从而得到它在各点的动能 比较重物在某两点的动能与势能之和 就能验证机械能是否守恒 速度测量 利用匀变速直线运动的规律 可以用AC的平均速度代表B的瞬时速度 请同学们独立推导此表达式 推导 利用匀变速直线运动的规律 如图A B C是纸带上相邻的三个点 纸带以加速度a做匀加速运动 所以A C两点的距离可以表示为 A C的平均速度 另一方面 所以 结合v t图象了解瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义 推导 利用匀变速直线运动的规律 结论 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度 等于相邻两点间的平均速度 辨析 计算物体的速度 可有三种方法 第1种方法是根据机械能守恒定律得到的 而我们的目的就是验证机械能守恒定律 所以不能用第2种方法认为加速度为g 由于各种摩擦阻力不可避免 所以实际加速度必将小于g 这样将得到机械能增加的结论 有阻力作用机械能应该是减少的 故这种方法也不能用 注意事项 怎样减少阻力 1 安装打点计时器时 必须使两纸带限位孔在同一竖直线上 以减小摩擦阻力 2 应选用质量和密度较大的重物 可使摩擦阻力 空气阻力相对减小 注意事项 以哪两个点作为始末位置最为合适 实验用的纸带一般小于1m 从起始点开始大约能打出20个点左右 末位置的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个点当初位置的点 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 误差分析 EP EK 因重物下落中要克服阻力做功 实验的动能增加量必定稍小于重力势能减少量 可以多次测量 实验报告的主要内容 练习 1 为进行 验证机械能守恒定律 的实验 有下列器材可供选用 铁架台 打点计时器 复写纸 纸带 秒表 低压直流电源 导线 电键 天平 其中不必要的器材有 缺少的器材是 不必要的器材有 秒表 低压直流电源 天平 缺少的器材是低压交流电源 重锤 刻度尺 通过原点的直线 g 2 在验证机械能守恒定律时 如果以v2 2为纵轴 以h为横轴 根据实验数据绘出的图线应是 才能验证机械能守恒定律 其斜率等于的数值 练习 练习 3 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4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 打点计时器打出B点时 重锤下落的速度vB m s 重锤的动能EkB J 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 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