新教材人教版高中物理必修第二册 8.5实验：验证机械能守恒定律 教学课件

1、第八章 机械能守恒定律8.5 实验：验证机械能守恒定律1.通过对实验思路和方案的思考分析,进一步理解机械能守恒定律。2.通过动手做实验,掌握实验的操作技能，提升动手能力.学习目标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？ 4、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。如何推导机械能守恒的表达式？5、我们可以通过什么样的实验来验证这一定律呢？实验目的：验证机械能守恒定律新课导入问题：你觉得我们要按照什么样的思路设计实验验证，我们如何设计实验方案。方案一：自由落体方案

2、二：光滑斜面方案三：系统守恒. .01实验思路 02物理量的测量03实验方案设计及其数据处理新课讲解实验方案设计及其数据处理方案一：自由落体法1.实验原理【实验原理】物体自由下落时，如果不计空气阻力，物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。（1）若以重物下落的起始点O为基准，设重物的质量为m，测出物体自起始点O下落距离h时的速度v，则在误差允许范围内，若有 即验证了机械能守恒定律。hvO（2）若以重物下落过程中的某一点A为基准，设重物的质量为m，测出物体对应于A点的速度vA再测出物体由A点下落h后经过B点的速度vB ,则在误差允许范围内，若有 即验证了机械能守恒定律。 hvBOBAv

3、A方案一：自由落体法1.实验原理实验方案设计及其数据处理实验方案设计及其数据处理打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。夹子打点计时器纸带重物？铁架台2、实验器材方案一：自由落体法实验方案设计及其数据处理3、实验步骤（1）把打点计时器安装在铁架台上，并接好学生电源。（2）把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近。 （3）接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点。（4）重复上一步的过程，打三到五条纸带。方案一：自由落体法实验方案设计及其数据处理方案一

4、：自由落体法3、实验步骤（5）选择一条点迹清晰且第l、2点间距离接近2mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3用刻度尺测量对应下落的高h1、h2、h3、记入表格中。 各计数点 l 2 3 4 5 6 下落高度 速度 势能 动能实验方案设计及其数据处理方案一：自由落体法3、实验步骤（6）用公式vn=（hn+1+hn-1）/2t，计算出各点的瞬时速度v1、v2、v3并记录在表中。（7）计算各点的重力势能的减少量mgh和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较看是否相等，将数值填入表格内。 各计数点 l 2 3 4 5 6 下落高度 速度 势能 动能 结论实验方案设计及其数据处理问题1：本

5、实验要不要测量物体的质量？mgh =mv 212gh =v 212方程两边都有质量m，可约去，可不测量物体的质量。如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。方案一：自由落体法4、数据处理实验方案设计及其数据处理方案一：自由落体法4、数据处理h = gt2= 9.80.022m m1,将m2由静止，系统重力势能的减少量等于动能的增加量。实验方案设计及其数据处理其他创新设计如图，悬挂在O点的小球摆到最低点时恰好与桌面接触但没有弹力，D处(箭头所指处)放一锋利的刀片，细线到达竖直位置时能被割断，小球做平抛运动落到地面，P是一刻度尺。该方案只需利用刻度尺测量A位置到桌面的高度H、

6、桌面到地面的高度h及小球平抛运动的水平位移x即可验证机械能守恒。实验方案设计及其数据处理其他创新设计请尝试说出以下装置如何验证机械能守恒？验证机械能守恒定律的实验设计思路：机械能守恒定律的条件只有重力或弹力做功符合机械能守恒定律的条件的运动测量的物理量课堂小结1.(2019双峰一中高一下学期期末)某同学用如图4甲所示装置“验证机械能守恒定律”时，所用交流电源的频率为50 Hz，得到如图乙所示的纸带.选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s019.00 cm，点A、C间的距离为s18.36 cm，点C、E间的距离为s29.88 cm，g取9.8 m/s2，测得重物

7、的质量为m1 kg.当堂小练(1)下列做法正确的有_.A.必须要称出重物和夹子的质量B.图中两限位孔必须在同一竖直线上C.将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手 尽量靠近打点计时器D.实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源E.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、 末位置B(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是_J，打下C点时重物的速度大小是_m/s.(结果均保留三位有效数字)解析重物减少的重力势能为：Epmghmg(s0s1)19.8(19.008.36)102 J2.68 J(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以

8、为纵坐标、s为横坐标画出的图像应是下列选项中的_.解析在验证机械能守恒定律的实验中，图线的斜率等于g，即重力加速度，故选C.2.现利用如图所示装置“验证机械能守恒定律”.图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的数字计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的数字计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s.已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度.(结果均保留三位有效数字)

9、(1)滑块通过光电门1时的速度v1_ m/s，通过光电门2时的速度v2_ m/s.(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_ J，重力势能的减少量为_ J.重力势能的减少量：Epmgssin 305.29 J.5.295.25(3)实验可以得出的结论：_.解析在实验误差允许的范围内，滑块的机械能守恒.3.（2021江苏南京一中高三月考）如图是“验证机械能守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门2

10、的时间大于通过光电门1的时间。为使气垫导轨水平，可采取的措施是（ A）A调节P使轨道左端升高一些B调节P使轨道左端降低一些C遮光条的宽度应适当大一些D滑块的质量增大一些 4.利用如图所示的装置探究系统机械能守恒，在滑块B上安装宽度为L(较小)的遮光板(遮光板质量忽略不计)，把滑块B放在水平放置的气垫导轨上，通过跨过定滑轮的绳与钩码A相连，连接好光电门与数字毫秒计，两光电门间距离用s表示.数字毫秒计能够记录遮光板先后通过两个光电门的时间t1、t2，当地的重力加速度为g.请分析回答下列问题：(做匀变速直线运动物体极短时间内的平均速度近似为该时间段内任意时刻的瞬时速度)钩码A的质量mA、滑块B的质量

11、mB(2)滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度v1_、v2_(用题中已给或所测的物理量符号来表示)；(3)在本实验中，验证机械能守恒的表达式为_(用题中已给或所测的物理量符号来表示).(1)为完成验证机械能守恒的实验，除了上面提到的相关物理量之外，还需要测量的量有 (均用字母符号表示，并写清每个符号表示的物理意义)；5.利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示.水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上有一装有长方形挡光片的滑块，总质量为M，滑块左端由跨过光滑轻质定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连.导轨上的B点有一光电门，可以测量挡光片经过光电门的时间t.实验时滑块由A处静止释放，用L表示A、B两点间的距离，d表示挡光片的宽度.(1)某次实验导轨的倾角为，设重力加速度为g，则滑块从A点到通过B点时m和M组成的系统的动能增加量Ek_，系统的重力势能减少量Ep_，在误差允许的范围内，若EkEp，则可认为系统的机械能