多彩课堂学年高中物理《实验验证机械能守恒定律》课件新人教版必修

1、1.理解实验的设计思路理解实验的设计思路,明确实验中需要直接测量的物理量。明确实验中需要直接测量的物理量。2.知道实验中选取测量点的有关要求知道实验中选取测量点的有关要求,会根据实验中打出的纸会根据实验中打出的纸带测定物体下落的距离带测定物体下落的距离,掌握测量物体运动的瞬时速度的方掌握测量物体运动的瞬时速度的方法。法。3.能正确进行实验操作能正确进行实验操作,能够根据实验数据的分析得出实验结能够根据实验数据的分析得出实验结论。论。4.能定性地分析产生实验误差的原因能定性地分析产生实验误差的原因,并会采用相应的措施减并会采用相应的措施减小实验误差。小实验误差。 首先让学生观看一段机械能守恒的视

2、频，让学生对机首先让学生观看一段机械能守恒的视频，让学生对机械能守恒中动能与势能的相互转化有个深刻的体会，接着向械能守恒中动能与势能的相互转化有个深刻的体会，接着向学生抛出问题，怎么来验证物体的机械能是否守恒，引导学学生抛出问题，怎么来验证物体的机械能是否守恒，引导学生提出实验方案，最后分析实验中可能会出现的误差，并分生提出实验方案，最后分析实验中可能会出现的误差，并分析其出现的原因。析其出现的原因。 可以利用刻度尺来量出物体下落的高度，得到物体势能可以利用刻度尺来量出物体下落的高度，得到物体势能的变化；利用打点计时器和纸带来计算物体动能的变化，最的变化；利用打点计时器和纸带来计算物体动能的变

3、化，最后，根据物体势能的变化与动能的变化来判断物体机械能是后，根据物体势能的变化与动能的变化来判断物体机械能是否守恒。否守恒。 机械能守恒的各种情况机械能守恒的各种情况一、实验原理一、实验原理v自自由由落落体体重力势能重力势能减小减小动能动能增加增加 小球在下落过程中，重力势能小球在下落过程中，重力势能的减少量为的减少量为 Ep减减，动能的增加量，动能的增加量为为 Ek增增，如果，如果pkEE 减减增增则证明小球下落过程中机械能守恒则证明小球下落过程中机械能守恒二、实验方案二、实验方案hvOA1. 以物体下落的起始点以物体下落的起始点 O 为基准为基准 物体从物体从 O 点下落到点下落到 A

4、点下落的点下落的高度为高度为 h，到达，到达 A 点时的速度为点时的速度为 v物体重力势能的减小量为：物体重力势能的减小量为：mgh物体动能的增加量为：物体动能的增加量为：212mv验证验证 mgh 与与 是否相等是否相等212mvhvOA2. 以物体下落过程中某一点以物体下落过程中某一点 A 基准基准 物体从物体从 A 点下落到点下落到 B 点下落的高点下落的高度为度为 h，在，在 A 点的速度为点的速度为 vA，在，在 B 点的速度为点的速度为 vB物体重力势能的减小量为：物体重力势能的减小量为：mgh物体动能的增加量为：物体动能的增加量为：221122BAmvmv B验证验证 mgh 是

5、否相等于是否相等于221122BAmvmv h 和 h 的距离要大一些，以减小测量误差 该实验需要测量哪些物理量呢？该实验需要测量哪些物理量呢？可以用刻度尺直接量可以用刻度尺直接量利用纸带和打点计时器来计算利用纸带和打点计时器来计算2ACBxvvt 物体下落的高度物体下落的高度物体在某一位置的速度物体在某一位置的速度xACBtt打点计时器、纸带、重打点计时器、纸带、重物、刻度尺、铁架台物、刻度尺、铁架台(带铁夹带铁夹)、交流电源等、交流电源等夹子夹子打点计时器打点计时器纸带纸带重物重物？铁架台铁架台三、实验器材三、实验器材1. 按如图装置把打点计时器安装在铁按如图装置把打点计时器安装在铁架台上

6、，用导线把打点计时器与电源架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。连接好。2. 把纸带的一端在重锤上用夹子固定把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，竖直好，另一端穿过计时器限位孔，竖直提起纸带使提起纸带使重物停靠在打点计时器附重物停靠在打点计时器附近近，纸带上端用夹子夹住。，纸带上端用夹子夹住。3. 先接通电源，再松开纸带，让重物先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。自由下落。4. 重复几次，得到重复几次，得到 35 条打好点的纸带。条打好点的纸带。四、实验步骤四、实验步骤5. 在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近 2

7、mm，且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上且点迹清晰的一条纸带，在起始点标上 0，后面任取相同时，后面任取相同时间间隔点依次标上间间隔点依次标上 1，2，3，用刻度尺测出对应下落高，用刻度尺测出对应下落高度度 h1、h2、h37. 计算验证重物重力势能减少量和动能的增加量是否相等。计算验证重物重力势能减少量和动能的增加量是否相等。 Onhnhn+1hn-1 n + 16. 应用公式应用公式112nnnhhvT 1. 打点计时器安装时，必须使纸带和限位孔在同一竖直线上，打点计时器安装时，必须使纸带和限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。以减小摩擦阻力。4选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近选用纸带

8、时应尽量挑第一、二点间距接近 2 mm 的纸带。的纸带。3. 实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后再松实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落。开纸带让重锤下落。五、注意事项五、注意事项2. 应该选择重量大、体积下的重物，以减小空气阻力的影响。应该选择重量大、体积下的重物，以减小空气阻力的影响。六、误差分析六、误差分析 因为有纸带与打点计时器的摩擦阻力、空气阻力等，要因为有纸带与打点计时器的摩擦阻力、空气阻力等，要克服阻力做功，动能增加量总是稍小于重力势能减少量。克服阻力做功，动能增加量总是稍小于重力势能减少量。Onhnhn+1hn-1 n + 1计算速度应

9、用公式计算速度应用公式112nnnhhvT 能不能用公式能不能用公式 来计算呢？来计算呢？nnvgt 不能！不能！不能！不能！能不能用公式能不能用公式 来计算呢？来计算呢？2nnvgh 1. 某次某次“验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律”的实验中，用的实验中，用 6 V、50 Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O 点点为重锤下落的起点，选取的计数点为为重锤下落的起点，选取的计数点为 A、B、C、D，各计，各计数点到数点到 O 点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取度取 9.8 m/s2，若重锤质量为，若重锤质量为 1 kg。(1) 打出打出 B 点时，重锤下落的速度点时，重锤下落的速度 vB = _ m/s，重锤，重锤的动能的动能 EkB = _ J。1.1750.6903(2) 从开始下落算起，打点计时器打从开始下落算起，打点计时器打 B 点时，重锤的重力势点时，重锤的重力势能减小量为能减小量为 _ J。(3) 根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出止开始到打出 B 点的过程中，得到的结论是点的过程中，得到的结论是 _。0.6909机械