实验验证机械能守恒定律公开课实用教案

1、1 1、利用自由落体运动验证机械能守恒定律. .2 2、知道实验的原理、方法、过程(guchng).(guchng).3 3、对实验结果的讨论及误差分析. .学习学习(xux)目标目标第1页/共28页第一页，共28页。1、什么叫机械能守恒(shu hn)？2、机械能守恒(shu hn)的条件是什么？3、自由落体运动的物体，机械能守恒(shu hn)吗？4、机械能守恒(shu hn)定律的表达式是怎样的？第2页/共28页第二页，共28页。本实验借助自由落体运动本实验借助自由落体运动(yndng)验证机械能验证机械能守恒定律守恒定律2A2B2121mvmvmgh-= 要验证上式是否成立，需要测量哪

2、些物理量？如何测量这些物理量？212mvmgh=01234由静止释放，则第3页/共28页第三页，共28页。测量这些物理量，需要哪些(nxi)器材？重物、打点计时器、纸带、交流电源、导线(doxin)、铁架台（附铁夹）、夹子、天平、毫米刻度尺第4页/共28页第四页，共28页。思考：选择重物时，选轻一点(y din)的好还是重一点(y din)的好？为什么？ 我们要求重物作自由落体运动(yndng)，而阻力是不可避免地存在的，为了减少阻力对实验的影响，应采用密度较大的重物。用天平测量重物的质量用天平测量重物的质量第5页/共28页第五页，共28页。思考：安装(nzhung)打点计时器时，应注意什么问

3、题？ 计时器平面与纸带限位孔调整在竖直(sh zh)方向,计时器要稳定在铁架台上,并将计时器伸出桌外。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 按照课本所示装置安装打点计时器按照课本所示装置安装打点计时器第6页/共28页第六页，共28页。思考：实验时，接通电源和释放纸带的顺序(shnx)怎样？先通电源，再释放(shfng)纸带释放纸带时应注意什么问题？ 释放重物前，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。接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带接通电源，待计时器工作稳定后

4、释放纸带第7页/共28页第七页，共28页。按如下实验步骤(bzhu)进行实验用天平测量重物的质量按照课本所示装置安装打点计时器接通电源，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(yshng)步骤整理器材第8页/共28页第八页，共28页。本实验要不要必需测物体(wt)的质量？只证明如果实验要求计算势能(shnng)和动能的具体数据，那就必须知道物体的质量（即：课本中所说的用天平测物体的质量）第9页/共28页第九页，共28页。讨论课文中“纸带上某两点的距离等于重物”中的“某两点”如何(rh)选取？21mgh2mv=hv我们(w men)验证：需要(xyo)从

5、起始点开始算起，如右图：许多材料上指出：选取第1、2两点间距2mm的纸带，即在打第1个点的瞬间，纸带开始下落，实际上在操作中这是很难控制的，所以只要保证操作正确即可，误差也不会太大。 计时器打下的第一个点作为起始点，适当大距离后选一个点作终点。h=gt2/2=100.022/2=0.002m=2mm第10页/共28页第十页，共28页。 如何测定(cdng)(cdng)第n n点的瞬时速度？ 12nnnSSvT=112nnnddvT-=或01234S3S4d4d2方法(fngf)：平均速度法第11页/共28页第十一页，共28页。计算计算(j sun)物体的速度，可有三种物体的速度，可有三种方法方

6、法12nnvgh=、2nnvgt=、1132nnnhhvT-=、第1、2种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们(w men)的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用第12页/共28页第十二页，共28页。 m（kg） h （ m） V（m/s）势能减少量 mgh(J)动能增加量 EK(J)1234通过本实验，我们(w men)可以得到的结论是： （将实验数据(shj)填入下表，分析实验数据(shj)）第13页/共28页第十三页，共28页。 结论：在实验误差结论：在实验误差(wch)允许范围内，重锤允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能守重力势能减少量等于动能的增加量，即机械能

7、守恒。恒。 实验中，重锤的重力势能减小实验中，重锤的重力势能减小 略大于略大于 其动其动能增加，其原因是下落中克服阻力能增加，其原因是下落中克服阻力(zl)做功，机做功，机械能略有减少。械能略有减少。第14页/共28页第十四页，共28页。0hv 21 12 2gh =v 21 12 2该图象该图象(t xin)的的斜率表示斜率表示什么？什么？为什么图为什么图象象(t xin)通通过原点？过原点？可不可以用图象处理数据可不可以用图象处理数据?第15页/共28页第十五页，共28页。可以回避可以回避(hub)(hub)起始点吗（即处理纸带时可以不起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）用到起始点吗

8、）? ?我们可以我们可以(ky)(ky)选取选取A A、B B两点，比较它两点，比较它们的机械能们的机械能EAEA和和EBEB。则有：。则有：mghmghEKBEKBEKAEKAhAB 思思 考考第16页/共28页第十六页，共28页。1、(单选)在验证机械能守恒定律的实验中，需要测量的是重物的( ) A质量 B下落(xilu)高度 C下落(xilu)时间 D瞬时速度B第17页/共28页第十七页，共28页。2、为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中(qzhng)不必要的器材有： ；缺少的器材是 。不必要

9、的器材有：秒表(miobio)、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺第18页/共28页第十八页，共28页。3、下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差(wch)的说法，正确的是 A重物质量的称量不准会造成较大误差(wch)B重物质量选用得大些，有利于减小误差(wch)C重物质量选用得较小些，有利于减小误差(wch)D打点计时器选用电磁打点计时器比电火花计时器误差(wch)要小( B ) 解析解析 为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重为减小实验误差，重物应选质量大些的，且重物质量不需称量，物质量不需称量，A A、C C错，错，B B正确，电磁打点正确，电磁打点(d

10、(d din)din)计时嚣的振针与纸带间有摩擦，电火花计时计时嚣的振针与纸带间有摩擦，电火花计时器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点器对纸带的阻力较小，故选用电磁打点(d din)(d din)计时器误差大些，计时器误差大些，D D错误错误 第19页/共28页第十九页，共28页。4、有一条纸带，各点距A点的距离分别为d1、d2、d3， 如图所示，各相邻点的时间间隔为T，要用它来验证B点到G点过程机械能是否守恒(shu hn)，可得BG间的距离h_，B点的速度表达式vB_，G点的速度表达式vG_，如果有_，则机械能守恒(shu hn)。第20页/共28页第二十页，共28页。第21页/共28页第二

11、十一页，共28页。5 5、 某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上：合理的顺序步骤序号填在下面的线上：_A A断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近(jijn)2mm(jijn)2mm的的纸带；纸带；B B把纸带固定在重锤上；把纸带固定在重锤上；CC将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；时器的地方；D D把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源把打点计时

12、器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；相连接；E E接通电源，同时释放纸带；接通电源，同时释放纸带；F F求出重锤重力势能的减少量求出重锤重力势能的减少量EPEP和动能的增加量和动能的增加量EKEK，比较，比较EPEP和和EKEK得出实验结论；得出实验结论；GG用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点0 0之间的距之间的距离离DBCE AG F第22页/共28页第二十二页，共28页。6、如图556是“验证机械能守恒定律”实验中打下的某一纸带示意图，其中O为起始点，A、B、C为某三个连续点已知打点时间(shjin)间隔t0.02s，用最小

13、刻度为1mm的刻度尺量得OA15.55cm，OB19.2cm，OC23.23cm.第23页/共28页第二十三页，共28页。 (1)假定上述数据并没有看错，则它们中不符合数据记录要求的是 段，正确的记录应是19.20 cm. (2)根据上述数据，当纸带打B点时，重锤(设其质量为mkg)重力势能(zhn l sh nn)比开始下落位置的重力势能(zhn l sh nn)减少了 J，动能增加了 J，这表明数值上Ep Ek(填“大于”“小于”或“等于”)，这是因为实验中有阻力，克服阻力做功要损失机械能.实验的结论是：在误差允许的范围内，重锤下落过程中，机械能是守恒的。 OB19.201.88m1.84m大于 实验中有阻力，克服阻力做功(zugng)要损失机械能第24页/共28页第二十四页，共28页。212mvmgh=初速度等于零初速度等于零 2mm 0.590m/s 0.174J 0.176J 第25页/共28页第二十五页，共28页。C 重力重力(zhngl)加速度加速度g 第26页/共28页第二十六页，共28页。8、某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点(d din)计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2