2013高一物理多媒体课件：第五节 验证机械能守恒定律(粤教版必修2)

第五节验证机械能守恒定律1、掌握验证机械能守恒定律的实验原理．2、会自己设计实验，并能从中得出正确的结论3、通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的惟一标准”的科学观。1.机械能守恒定律在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。2.机械能守恒是有条件的：只有重力做功。1122pkpkEEEE①减增②EE知识回忆能否设计几个机械能守恒的小实验？讨论与交流如果你是一名科学家，你如何设计一个实验来验证机械能守恒定律？一、实验原理在只有重力做功的运动过程中，只要能够确定任意两点的高度h(或高度差△h)和速度v，就可以验证这个过程的机械能是否守恒。?2211221122mvmghmvmgh或2221?1122mghmvmv二、实验方案方案一利用打点计时器记录匀变速直线运动的位置变化情况。铁架台（带铁夹）、电火花计时器或打点计时器、直尺、重锤、纸带、复写纸片、导线、电源。1、实验器材2、实验步骤(1)如图所示，把打点计时器竖直地固定在置于桌边的铁架台上，将打点计时器与电源连接好。(2)将纸带穿过电火花计时器或打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在重物上，使重物停靠在打点计时器的地方，先用手提着纸带。(3)先接通电源，松开纸带，让重物带着纸带自由下落，计时器就在纸带上打下一列小点。电火花计时器纸带夹子重物(4)重复几次，得到3～5条纸带。(5)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……。(6)应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……。(7)把得到的数据填入表格里，计算各点对应的势能减少量mgh，以及增加的动能mV2/2，并比较是否跟理论一致。(1)安装计时器时竖直架要稳定，计时器的两限位孔必须在同一竖直线上，以减少重物带动纸带下落过程受到的阻力。(2)实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重物下落。(3)测量下落高度时，必须从起始点算起。选取的各计数点要离起始点远些，可减少物体下落距离h的测量误差。纸带不宜过长，约40㎝即可。因重物自由下落时的加速度较大，每两个计数点间的时间间隔不一定取连打5个点的时间为计时单位。3、注意事项(4)实验中因不需要知道动能和势能的具体数值，故不需测物体的质量m。(5)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量。(6)纸带的上端最好不要悬空提着，要保证重物下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的小点。(7)纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离接近2mm。实验演示方案二利用气垫导轨光电门记录匀变速直线运动的位置变化情况。1、实验装置1h2h11PEmgh22PEmgh11Lvt22Lvt21112KEmv22212KEmv2、数据处理实验演示（第一部分）实验演示（第二部分）方案三利用频闪照片记录匀变速直线运动的位置变化情况。1、实验器材频闪照相机、小球、毫米刻度尺AB1h2h1s2s112svT222svT21112KEmv22212KEmv11PEmgh22PEmgh2、数据处理比例1:1频闪时间间隔T1.在《验证机械能守恒定律》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.每打完一条纸带，活动复写纸的位置CD2.在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，(1)若用公式v=gt计算瞬时速度进行验证，打点计时器所接交流的频率为50Hz，甲、乙两条实验纸带，应选________________纸带为好（图）甲S2=S12/(8gT2)重力远远大于阻力(2)若通过测量纸带上某两点间距离来计算瞬时速度进行验证的话，设已测得点2到点4之间距离为S1，点0到点3之间距离为S2，打点周期为T，为验证自重物开始下落到打点计时器打下点3这段时间内机械能守恒，实验结果应满足S1、S2、T之间的关系为_______________________．(3)重物选取的原则应是_________________________3.为了验证物体在自由下落过程中机械能是守恒的，将m=0.5kg的重物系上一纸带，并将纸带穿过打点计时器，当重物自由下落时，得到如图所示的记录纸带，已知打点周期T=0.02s（设当地的重力加速度g=9.9m/s2）①计算打A、B两点时重物下落的速率VA=_________________，VB=_____________．②以A、B两点为例，验证机械能是否守恒?△Ek=_____________，mgh=_______________．结论_____________________________．1.5m/s2.1m/s0.54J0.53J在误差允许范围内机械能守恒．4.斜面长100cm，高60cm，某同学以质量为400g的小车沿斜面下滑来验证机械能守恒定律，他从记录小车运动的打点纸带上选取了A、B、C、D四个计数点，已知每相邻两点间对应的时间间隔为0.1s，A与B、B与C、C与D之间的距离分别为10cm、15cm、20cm，则小车由纸带上对应打B点时运动到打C点时，小车动能增加了_________________J，重力势能减小了__________________J．实际上此过程机械能并不守恒是由于_____________________，若减小斜面倾角，将使本实验的误差__________．（填“增大”、“减小”、“不变”）．增大0.30.35摩擦力对小车做了功一、实验原理在只有重力做功的运动过程中，只要能够确定任意两点的高度h(或高度差△h)和速度v，就可以验证这个过程的机械能是否守恒。二、实验方案1.利用打点计时器记录匀变速直线运动的位置变化情况。2.利用气垫导轨光电门记录匀变速直线运动的位置变化情况。3.利用频闪照片记录匀变速直线运动的位置变化情况。