鲁科版必修2 2.3 能量守恒定律 课件（25张）.ppt

第3节能量守恒定律 2 动能和重力势能可以相互转化 3 4 在上 下坡的山路上骑自行车 动能和势能均发生变化 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 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 11 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 12 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 13 表一 14 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 eka mgh ekb 数据处理 方法二 15 表二 16 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 17 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 18 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 19 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 20 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 21 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 22 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 23 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 24 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