高一课件集第3节 第1课时 实验：探究动能与重力势能的转化和守恒.ppt

1,第3节能量守恒定律第1课时实验：探究动能与重力势能的转化和守恒,2,1.探究动能与重力势能的转化与守恒。2.理解实验原理、掌握实验方法。3.会处理实验所得到的数据并得出正确结论。,3,动能和重力势能可以相互转化,4,5,在上、下坡的山路上骑自行车，动能和势能均发生变化,6,物体的动能和重力势能可以相互转化，那么动能和重力势能之和将会怎样变化呢?下面我们通过实验来验证这个问题。,7,本实验借助于重物的自由下落,验证：动能和重力势能相互转化过程中，它们的总和不变,实验目的,8,（1）在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化（忽略空气的阻力）。设物体的质量为m，下落距离为h时物体的瞬时速度为v，则物体的势能减少mgh，动能增加，故有,【实验原理】,mgh,9,？,要判断上式是否成立，需要测量哪些物理量？,如何测量这些物理量？,（2）在纸带上任意选取一点A作为参考点，计算出打该点时重物的动能，在纸带上再选一点B，计算出B点的动能和重力势能之和，然后和A点的相比较。,10,需要测量：,所选参考点A及纸带上其他各点的速度、各点到参考点A的距离。,h,11,测量这些物理量，需要哪些器材？,重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、毫米刻度尺,实验器材,打点,12,实验步骤：,按照如上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,13,数据处理：（方法一）,在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离约为2mm”的一条纸带，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续的点1、2、3，并用刻度尺依次测出各点到位置O的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、时下落的高度h1、h2、h3,就可求出重力势能的减少量，用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法，计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3即可求出该点的动能。,14,表一,15,我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB,以点B为零势能参考点，则有：EKAmghEKB,数据处理：（方法二）,16,表二,17,结论：,在误差允许的范围内，物体在自由下落的过程中，动能和重力势能之和保持不变,18,(1)由于测量长度带来的误差属偶然误差，减小的办法是多测几次取平均值。(2)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量EK必定稍小于势能的减少量EP，这属于系统误差。,【误差分析】,19,1.选择重物时，选轻一点的好还是重一点的好？为什么？,我们要求重物做自由落体运动，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应选用密度较大的重物。,问题与讨论,20,2.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。,21,4.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？释放纸带前，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。,22,1.在验证机械能转化与守恒的实验中，下列操作正确的是()A先释放重物，后接通电源B用秒表测量重物下落的时间C打完一条纸带后，立即切断电源D选用重锤后要称质量,C,23,2.在“验证机械能的转化和守恒”的实验中，已知打点计时器所用的电源的频率为50Hz，查得当地重力加速度为g=9.8m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg。实验中得到一条如图所示点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于_焦，动能的增加量等于_焦(取3位有效数字)。,7.62,7.57,24,2.33,2.31,2,3.在“验证机械能的转化和守恒的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg,实验运用公式mv2/2=mgh时,从几条打上点的纸带中挑选第一第二点间的距离接近_mm并且点迹清楚的纸带（如图所示）进行测量，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为19.63cm,23.74cm、28.22cm、33.12cm。根据以上数据，可知重物由O点运动到B点，重力势能的减少量等于_J，动能的增加量等于_J(取3位有效数字).,25,4.在机械能的转化和守恒实验中，要验证重锤下落时重力势能的减少量等于它动能的增加量，以下步骤仅是实验中的一部分，在这些步骤中多余的或错误的有()A用天平称出重锤的质量B把电火花计时器固定到铁架台上，并用导线把它和低压交流电源连接起来C把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过电火花计时器的限位孔，把重锤提升到一定的高度D接通电源，释放纸带E用秒表测出重锤下落的时间,ABE,26,5.下列关于“验证机械能的转化和守恒”的实验误差的说法中，正确的是（）A.重物的质量测量不准会产生误差B.重物的质量大一些,有利于减小误差C.重物的质量小一些,有利于减小误差D.先释放重物,后接通电源会造成较大误