物理：4.5《验证机械能守恒定律》课件(粤教版必修2) 优质课件

1、验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽5.5.用落体法用落体法验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律第四章第四章 机械能和能源机械能和能源 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽验证机械能守恒定律。验证机械能守恒定律。 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽 如果忽略空气的阻力，这时物体的机械如果忽略空气的阻力，这时物体的机械能守恒，即重力势能的减少等于动能的增能守恒，即重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为加。设物体的质量为m m，下落距离为，下落距离为h h时物时物体的瞬时速度为体的瞬时速度为V V，则势能减少，则势能减少m

2、ghmgh，动能，动能增加，故有增加，故有 在只有重力做功的自由落体运动中，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，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。但总的机械能守恒。21mv2mgh验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽 利用打点计时器打出的纸利用打点计时器打出的纸带，测出重物下落的高度带，测出重物下落的高度h h，利用时间利用时间t t内的平均速度等于内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速该段时间中点时刻的瞬时速度，算出对应时刻的瞬时速度，算出对应时刻的瞬时速度度V V，即可验证机械能是否守，即可验证机械能是否守恒。恒。hV验证机械能守恒

3、定律验证机械能守恒定律优羽优羽 铁架台（带铁夹）、电火花计时器铁架台（带铁夹）、电火花计时器或打点计时器、直尺（刻度尺）、或打点计时器、直尺（刻度尺）、重锤、纸带、复写纸片、导线、电重锤、纸带、复写纸片、导线、电源。源。 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽1 1、步骤、步骤 (1)(1)把打点计时器竖直地固定在把打点计时器竖直地固定在置于桌边的铁架台上，将打点计时置于桌边的铁架台上，将打点计时器与电源连接好。器与电源连接好。 (2)(2)将纸带穿过电火花记时器或将纸带穿过电火花记时器或打点计时器的限位孔，并把纸带的打点计时器的限位孔，并把纸带的一端固定在重物上，使重物停靠在一端固定在

4、重物上，使重物停靠在打点计时器的地方，先用手提着纸打点计时器的地方，先用手提着纸带。带。 (3)(3)先接通电源，松开纸带，先接通电源，松开纸带，让让重物带着纸带自由下落，计时器就重物带着纸带自由下落，计时器就在纸带上打下一列小点。在纸带上打下一列小点。 电 火 花 计时器纸带夹子重物验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽 (4)(4)重复几次，得到重复几次，得到3 35 5条纸带。条纸带。 (5)(5)在打好点的纸带中挑选在打好点的纸带中挑选“点迹清楚且点迹清楚且第一、第一、二两点间距离约为二两点间距离约为2mm”2mm”的一条纸带的一条纸带，记下第一，记下第一个点的位置个点的位置O

5、O，并在纸带上从任意点开始依次选，并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续的点取几个连续的点1 1、2 2、33，并用刻度尺依次，并用刻度尺依次测出各点到位置测出各点到位置O O的距离，这些距离就是物体运的距离，这些距离就是物体运动到点动到点1 1、2 2、3 3、时下落的高度时下落的高度h h1 1、h h2 2、h h3 3。 (6)(6)应用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方应用平均速度就是中间时刻的瞬时速度的方法法 ，计算出各点对应的瞬时速度，计算出各点对应的瞬时速度V V1 1、V V2 2、V V3 3。 (7)(7)把得到的数据真入表格里，计算各点对应的把得到的数据真入表格里，计算

6、各点对应的势能减少量势能减少量mghmgh，以及增加的动能，以及增加的动能mVmV2 2/2/2，并比较，并比较是否跟理论一致。计算时是否跟理论一致。计算时g g取当地的数值。取当地的数值。演示验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽3、结论：、结论：验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽(1)(1)安装计时器时竖直架稳，计时器的两限位孔安装计时器时竖直架稳，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。过程受到的阻力。 (2)(2)实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重实验时必须先接通电源，然后松开纸带让重物下落

7、。物下落。 (3)(3)测量下落高度时，必须从起始点算起。选取测量下落高度时，必须从起始点算起。选取的各计数点要离起始点远些，可减少物体下落距的各计数点要离起始点远些，可减少物体下落距离离h h的测量误差。纸带不宜过长，约的测量误差。纸带不宜过长，约4040即可。即可。因重物自由下落时的加速度较大，每两个计数点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间的时间间隔不一定取连打5 5个点的时间为计时个点的时间为计时单位。单位。验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽(4)(4)实验中因不需要知道动能和势能的具体数值，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

8、的质量故不需测物体的质量m m。(5)(5)实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功，所以所以动能的增加量小于势能的减少量。动能的增加量小于势能的减少量。(6)(6)纸带的上端最好不要悬空提着，要保证重物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。是清晰的小点。(7)(7)纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离接纸带挑选的标准是第一、二两点间的距离接近近2mm2mm。验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽(1)(1)由于测量长度带来的误差属偶然误差，减小由于测量

9、长度带来的误差属偶然误差，减小的办法一是测距离时都从起点的办法一是测距离时都从起点O O量起，二是多测量起，二是多测几次取平均值。几次取平均值。 (2)(2)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力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主要是打点计时器的阻力) )做功，故动能的增做功，故动能的增加量加量EEK K必定稍小于势能的减少量必定稍小于势能的减少量EEP P，这是属，这是属于系统误差。于系统误差。验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽实验数据的处理实验数据的处理类型二类型二验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽(2)(2)若实验中所用重锤的质量若实验中

10、所用重锤的质量m m1 kg1 kg，打点纸带，打点纸带如图如图4 45 55 5所示，打点时间间隔为所示，打点时间间隔为0.02 s0.02 s，则，则记录记录B B点时，重锤的速度点时，重锤的速度v vB B_，重锤的动，重锤的动能能E Ek k_，从开始下落起至，从开始下落起至B B点重锤的重力点重锤的重力势能减少量是势能减少量是_，由此可得出的结论是，由此可得出的结论是_._.图455验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽【答案】【答案】(1)打第一个点时重物的初速度为零打第一个点时重物的初速

11、度为零2 mm(2)0.58 m/s0.168 J0.172 J在误差允在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒许的范围内，重锤的机械能守恒(3)C验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽1 1、 在在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，下面的实验中，下面叙述正确的是叙述正确的是 A A应用天平称出重物的质量应用天平称出重物的质量 。B B应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm2mm的纸带进行测量。的纸带进行测量。 C C操作时应先放纸带，后接通电源操作时应先放纸带，后接通电源 。D D打点计时器应接在电压为打点计时器应接在电压为4 46V

12、6V的直流电源的直流电源上上 。答案：答案：B B验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽2 2、在验证重锤自由下落过程中机械能守恒的实、在验证重锤自由下落过程中机械能守恒的实验中，下列说法正确的是验中，下列说法正确的是 A A实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定实验时，应先接通打点计时器，等打点稳定后再释放纸带后再释放纸带B B必须用天平称量所用重锤的质量必须用天平称量所用重锤的质量C C为了方便，应在打下的纸带上每为了方便，应在打下的纸带上每5 5个点取一个个点取一个计数点进行测量和计算计数点进行测量和计算D D本实验的系统误差，总是使重力势能的减少本实验的系统误差，总是使重力势能的

13、减少量大于动能的增加量量大于动能的增加量 答案：答案：AD验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽3 3、在、在“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中：的实验中：需直接测量的物理量是需直接测量的物理量是_ _ ；间接测量的物理量是间接测量的物理量是_。参考答案：重锤下落的高度参考答案：重锤下落的高度h 重锤运动的速度重锤运动的速度V验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽4、在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证重锤下落时重力势能的减少等于它动能的增加，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，释放纸带E用秒表测出重锤下落的时间答案： ABE验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律优羽优羽5、在验证机