研究机械能守恒定律(二)课件(沪科版必修)

1、 学习目标定位学习目标定位理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的理解实验的设计思路，明确实验中需要直接测量的物理量物理量. .知道实验选取测量点的有关要求，会根据纸带测定知道实验选取测量点的有关要求，会根据纸带测定物体下落的高度物体下落的高度,掌握测量瞬时速度的方法掌握测量瞬时速度的方法.能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论，能定性地分析产生误差的原因能定性地分析产生误差的原因.学习探究区学习探究区一、用单摆和一、用单摆和DISDIS装置验证机械能守恒装置验证机械能守恒二、用自由落下的重物和打点二、用自由落下的重物和打点 计时器验证机械能守恒

2、计时器验证机械能守恒一、一、用单摆和用单摆和DIS装置验证机械能守恒装置验证机械能守恒(1)在铁架台上端用铁夹悬挂一个摆球在铁架台上端用铁夹悬挂一个摆球(如图如图)(2)在方格纸上确定在方格纸上确定4至至5个点作为测量点个点作为测量点(3)分别安装光电传感器，并使之与数据采集分别安装光电传感器，并使之与数据采集 器相连接器相连接(4)让摆球从某一高度向下摆动分别测定摆球在摆动过程中任意让摆球从某一高度向下摆动分别测定摆球在摆动过程中任意 时刻的动能和重力势能时刻的动能和重力势能(5)研究每一个测量点上机械能的总量的特点研究每一个测量点上机械能的总量的特点一、一、用单摆和用单摆和DIS装置验证机

3、械能守恒装置验证机械能守恒(1)本实验中摆球在运动过程中受到阻力作用，引起实验中动能的增加本实验中摆球在运动过程中受到阻力作用，引起实验中动能的增加量量 小于小于重力势能的减少量重力势能的减少量(2)光电传感器的灵敏度对实验结果也有影响光电传感器的灵敏度对实验结果也有影响(1)摆球运动时，应使其轨迹在一摆球运动时，应使其轨迹在一竖直面内竖直面内，避免做圆锥摆运动，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)为准确测定摆球在各位置的瞬时速度，可在摆球下部安置一块挡为准确测定摆球在各位置的瞬时速度，可在摆球下部安置一块挡光片，并确

4、保挡光片在竖直面内光片，并确保挡光片在竖直面内二、二、用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒按图甲把打点计时器安装在铁架台上，按图甲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用导线把打点计时器与电源连接好在纸带的一端把重物用夹子固定好，在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近先接通电源后放手，让重物拉着纸带自由下落重复几次，计时器附近先接通电源后放手，让重物拉着纸带自由下落重复几次，得到得到35条打好点的纸带

5、条打好点的纸带从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近近2 mm的一条纸带，在起始点标上的一条纸带，在起始点标上0，以后任取间隔，以后任取间隔相同时间的点依次标上相同时间的点依次标上1、2、3.用刻度尺测出用刻度尺测出0到到1、2、3的距离，即为对应下落的的距离，即为对应下落的高度高度h1、h2、h3.二、二、用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒方法一：利用起始点和第方法一：利用起始点和第n点点根据公式根据公式 ，计算出，计算出1、2、3、n点的瞬时速度点的瞬时速度v1、v2、v3、vn.11

6、2=nnnhhTv从起始点到第从起始点到第n个计数点，重力势能减少量为个计数点，重力势能减少量为mghn，动能增加量为，动能增加量为 ，计算计算ghn和和 ，如果在实验误差允许范围内，如果在实验误差允许范围内ghn ，则机械能守恒定，则机械能守恒定律得到验证律得到验证212nv212nmv212nv二、二、用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒方法二：任取两点方法二：任取两点A、B.计算各计数点计算各计数点 ，以以 为纵轴为纵轴，以各计数点到第一个，以各计数点到第一个点的距离点的距离h为横轴为横轴，根据实验数据绘出，根据实验数据绘出 h图线图线.若

7、在若在误差允许范围内图像是一条过原点且斜率为误差允许范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线，的直线，则则验证验证了了机械能守恒定律机械能守恒定律212v212v212v从从A点到点到B点，重力势能减少量为点，重力势能减少量为mghAmghB，动能增加量为，动能增加量为 ，计算计算ghAB和和 ，如果在实验误差允许范围内，如果在实验误差允许范围内ghAB ，则，则机械能守恒定律得到验证机械能守恒定律得到验证221212BAmmvv22BA1212vv221212BAvv方法三：图方法三：图像像法法(如图所示如图所示)二、二、用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒用自由落下的重物和打点计时器验

8、证机械能守恒1本实验的误差主要是本实验的误差主要是 由纸带由纸带测量测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力空气阻力及打及打 点计时器的点计时器的摩擦阻力摩擦阻力引起的系统误差引起的系统误差2测量时采取测量时采取多次测量求平均值多次测量求平均值的方法来减小偶然误差，安装打点计的方法来减小偶然误差，安装打点计 时器使两限位孔时器使两限位孔中线竖直中线竖直，并且选择，并且选择质量适当大些、体积尽量小质量适当大些、体积尽量小些些 的重物来减小系统误差的重物来减小系统误差二、二、用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒用自由落下的重物和打点计时器验证机械能

9、守恒（1）打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的打点计时器安装要稳固，并使两限位孔的中线在同一竖直线上中线在同一竖直线上， 以减小摩擦阻力以减小摩擦阻力（2）应选用应选用质量和密度较大质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对的重物，增大重力可使阻力的影响相对 减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力相对减小减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力相对减小（3）实验时，应实验时，应先接通电源先接通电源，让打点计时器正常工作后，让打点计时器正常工作后再松开纸带再松开纸带 让重物下落让重物下落（4）本实验中的两种验证方法均本实验中的两种验证方法均不需要测重物的质量不需要测重物的质量m.（5）速

10、度速度不能用不能用vgt或或v 计算，应根据纸带上测得的数据，计算，应根据纸带上测得的数据， 利用利用 计算瞬时速度计算瞬时速度2gh112=nnnhhTv二、二、用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒用自由落下的重物和打点计时器验证机械能守恒典例精析典例精析例例1 1 某同学研究小球摆动过程中机械能某同学研究小球摆动过程中机械能守恒，他用的守恒，他用的DIS的装置如图的装置如图(a)所示，在所示，在实验中，选择以图像方式显示实验的结果，实验中，选择以图像方式显示实验的结果，所显示的所显示的DIS图像如图图像如图(b)所示图像的横所示图像的横轴表示小球距轴表示小球距D点的高度点的高度h，纵

11、轴表示小，纵轴表示小球的重力势能球的重力势能Ep、动能、动能Ek或机械能或机械能E.(1)在图在图(b)中，表示小球的动能中，表示小球的动能Ek随小球随小球距距D点的高度点的高度h变化关系的图线是变化关系的图线是_(2)根据图根据图(b)表示的实验图像，可以得出表示的实验图像，可以得出的结论是的结论是_ _.机械能机械能守恒守恒221122Dmghmmvv2k12DEhmmgv丙丙物体的机械能守恒物体的机械能守恒典例精析典例精析例例2 2 某同学利用重物自由下落来某同学利用重物自由下落来“验证机验证机械能守恒定律械能守恒定律”的实验装置如图甲所示的实验装置如图甲所示(1)请指出实验装置中存在的

12、明显错误：请指出实验装置中存在的明显错误：_.(2)进行实验时，为保证重物下落时初进行实验时，为保证重物下落时初速度为零，应速度为零，应_(选填选填“A”或或“B”)A先接通电源，再释放纸带先接通电源，再释放纸带B先释放纸带，再接通电源先释放纸带，再接通电源打点计时器的工作电源是打点计时器的工作电源是打点计时器不能接在打点计时器不能接在“直流电源直流电源”上上当打点计时器打点时，当打点计时器打点时，纸带已经下落，纸带已经下落，打下的第打下的第1 1个点的速度不为零个点的速度不为零A典例精析典例精析例例2 2 某同学利用重物自由下落来某同学利用重物自由下落来“验证机验证机械能守恒定律械能守恒定律”的实验装置如图甲所示的实验装置如图甲所示(3)根据打出的纸带，选取纸带上连续打根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的出的1、2、3、4四个点如图乙所示已四个点如图乙所示已测出测出1、2、3、4到打出的第一个点到打出的第一个点O的的距离分别为距离分别为h1、h2、h3、h4，