江苏省海头高级中学2012-2013学年高一下学期物理第七章第9节《实验：验证机械能守恒定律》课件

1、栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守第九节实验：验证机械能守恒定律恒定律学学.科科.网网栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律学习目标：学习目标：1.掌握利用自由落体运动验证机械能掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律守恒定律.2.知道实验的原理、方法和过程知道实验的原理、方法和过程.3.会处理实验数据，并能对实验结果进行讨论及会处理实验数据，并能对实验结果进行讨论及误差分析误差分析.重点难点：重点难点：实验条件的控制及数据处理实验条件的控制及数据处理.栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律新 知 初 探新 知 初

2、 探 自主学习自主学习 一、实验原理一、实验原理1.机械能守恒定律机械能守恒定律(1)当只有重力做功时，物体的动能和重力势能当只有重力做功时，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发生相互转化，但机械能的总量保持不变(2)做自由落体运动的物体，只受重力作用，其做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的机械能是守恒的学学.科科.网网栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律2.实验原理实验原理图图791栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章

3、机械能守恒定律三、探究步骤三、探究步骤1.安装置：安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与低压交流电源相连接导线将打点计时器与低压交流电源相连接2.接电源，打纸带：接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔,用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落重复几次，打下由下落重复几次，打下35条纸带条纸带栏目栏目导引导引第七章机械能守恒

4、定律第七章机械能守恒定律栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律要 点 探 究要 点 探 究 讲 练 互 动讲 练 互 动实验数据处理实验数据处理栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律 (2012金陵中学高一检测金陵中学高一检测)某同学做验证某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分剩下的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图一段纸

5、带上各相邻点间的距离已测出标在图793中，单位是中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度，重力加速度g取取9.8 m/s2.图图793 例例1栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律(1)重物在重物在2点的速度点的速度v2_，在，在5点的速点的速度度v5_，此过程中动能增加量，此过程中动能增加量Ek_，重力势能减少量，重力势能减少量Ep_(2)比较得比较得Ek_Ep(填填“大于大于”、“等等于于”或或“小于小于”)，原因是，原因是_由由以上可得出实验结论以上可得出实验结论_栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律(3

6、)根据实验判断下列图象正确的是根据实验判断下列图象正确的是(其中其中Ek表示表示物体动能的变化物体动能的变化,h表示物体下落的高度表示物体下落的高度)()图图794栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律【思路点拨思路点拨】求某一点的速度时应根据中间求某一点的速度时应根据中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度；因为时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度；因为存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力，物体在下落过程中减少的重力势能并不等力，物体在下落过程中减少的重力势能并不等于增加的动能于增加的动能学学.科科.网网栏目栏目导引导引第七章机械能

7、守恒定律第七章机械能守恒定律栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律(2)显然显然EkEp，原因是实验中重锤要克服阻，原因是实验中重锤要克服阻力做功由以上可得出实验结论为：在误差允力做功由以上可得出实验结论为：在误差允许的范围内，机械能守恒许的范围内，机械能守恒(3)物体机械能守恒物体机械能守恒,应有物体减少的重力势能转应有物体减少的重力势能转化为增加的动能化为增加的动能,即即Ekmgh，可见物体增加，可见物体增加的动能与下落的距离成正比的动能与下落的距离成正比,选项选项C正确正确学学.科科.网网栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律【答案答案】(1)1.50

8、 m/s2.075 m/s1.03m J1.06m J (2)小于实验中重锤要克服阻力做功在误差小于实验中重锤要克服阻力做功在误差允许的范围内，机械能守恒允许的范围内，机械能守恒(3)C栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律误差分析与注意事项误差分析与注意事项1.误差分析误差分析(1)偶然误差：测量相关长度时带来的，减小的偶然误差：测量相关长度时带来的，减小的方法是多测几次取平均值方法是多测几次取平均值(2)系统误差：实验过程中要克服阻力系统误差：实验过程中要克服阻力(主要是打主要是打点计时器的阻力点计时器的阻力)做功，故动能的增加量做功，故动能的增加量Ek必必定稍小于势能的

9、减少量定稍小于势能的减少量Ep.再者，交流电的频再者，交流电的频学学.科科.网网栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律率率f不是不是50 Hz也会带来系统误差若也会带来系统误差若f50 Hz，由于速度值仍按频率为由于速度值仍按频率为50 Hz计算，频率的计算计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏小，使偏小，动能值也就偏小，使EkEp的误差进一的误差进一步加大；根据同样的道理，若步加大；根据同样的道理，若f50 Hz，则可，则可能出现能出现EkEp的结果的结果栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机

10、械能守恒定律2.注意事项注意事项(1)安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力线严格竖直，以减小摩擦阻力(2)应选用质量和密度较大的重物，增大重力可应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小积，可使空气阻力减小栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律 在用自由落体法验证机械能守恒定律在用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：的实验中：(1)从下列器材中选出实验所必需的

11、，其编号为从下列器材中选出实验所必需的，其编号为_A打点计时器打点计时器(包括纸带包括纸带)B重锤重锤C天平天平D毫米刻度尺毫米刻度尺E秒表秒表F运动小车运动小车例例2栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律(2)打点计时器的安装放置要求为打点计时器的安装放置要求为_；开始打点计时的时候，应；开始打点计时的时候，应先先_，然后，然后_(3)计数时对所选用的纸带要求是计数时对所选用的纸带要求是_(4)实验中产生系统误差的主要原因是实验中产生系统误差的主要原因是_；使重锤获得的动；使重锤获得的动能往往能往往_，为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择

12、_栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律【精讲精析精讲精析】根据实验原理可知选用的器材根据实验原理可知选用的器材为为A、B、D.(2)打点计时器的安装放置要求底板要竖直，打打点计时器的安装放置要求底板要竖直，打点计时器靠近底板安装并固定实验时应先接点计时器靠近底板安装并固定实验时应先接通电源，再释放纸带通电源，再释放纸带(3)计数时对所选用的纸带要求是点迹清晰，最计数时对所选用的纸带要求是点迹清晰，最初两点间距离接近初两点间距离接近2 mm.栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律(4)实验中纸带通过打点计时器的阻力是产生系实验中纸带通过打点计时器的阻力是产生

13、系统误差的主要原因由于阻力的作用使重锤获统误差的主要原因由于阻力的作用使重锤获得的动能往往小于它所减少的重力势能为减得的动能往往小于它所减少的重力势能为减小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择质量大，小误差，悬挂在纸带下的重锤应选择质量大，密度大的密度大的栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律【答案答案】(1)ABD(2)底板要竖直，打点计时器靠近底板安装并固底板要竖直，打点计时器靠近底板安装并固定接通电源释放纸带定接通电源释放纸带(3)点迹清晰，最初两点间距离接近点迹清晰，最初两点间距离接近2 mm(4)纸带通过打点计时器的阻力小于它所减少纸带通过打点计时器的阻力小于它所减少的重

14、力势能质量大、密度大的重锤的重力势能质量大、密度大的重锤栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律实验创新实验创新 利用气垫导轨验证机械能守恒定律，利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图实验装置示意图如图795所示：所示：图图795例例3栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律(1)实验步骤：实验步骤：将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平；，将导轨调至水平；用游标卡尺测量挡光条的宽度为用游标卡尺测量挡光条的宽度为l9.30 mm;由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离由导轨标尺读出两光电门中心

15、之间的距离s_ cm；将滑块移至光电门将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已能动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已能过光电门过光电门2；栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律从数字计时器从数字计时器(图中未画出图中未画出)上分别读出挡光上分别读出挡光条通过光电门条通过光电门1和光电门和光电门2所用的时间所用的时间t1和和t2；用天平称出滑块和挡光条的总质量用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称，再称出托盘和砝码的总质量出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式量的表达式滑块通过光电门滑块通过光电门1和光电门和光电门2时瞬时速度分别时瞬时速度分别为为v1_和和v2_；栏目栏目导引导引第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律当滑块通过光电门当滑块通过光电门1和光电门和光电门2时，系统时，系统(包括滑包括滑块、挡光条、托盘和砝码块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为的总动能分别为Ek1_和和Ek2_；在滑块从光电门在滑块从光电门1运动到光电门运动到光电门2的过程中的过程中,系统系统势