实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律市公开课一等奖省赛课获奖课件

5试验：探究功与速度改变关系

验证机械能守恒定律第五章机械能实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第1页1.探究功与速度改变关系探究功与速度改变关系试验探究思绪有何巧妙之处？试验中用橡皮筋弹力拉动小车做功使小车取得动能，探究橡皮筋做功与小车速度改变关系.橡皮筋弹力是变力，所做功是变力功，没有现成公式能够计算功大小.然而，改变橡皮筋条数，保持小车相同运动距离，实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第2页则弹力功大小与橡皮筋条数成正比.也就是说，在相同位移情况下，用一条橡皮筋做功为W，用两条一样橡皮筋做功就是2W，用三条一样橡皮筋做功就是3W……这么，试验中巧妙地避开了功计算.实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第3页在“探究功与物体速度改变关系”试验中，甲、乙两位同学试验操作均正确.甲同学依据试验数据作出了功和速度关系图线，即W-v图，如图5-5-3甲所表示，并由此图线得出“功与速度平方一定成正比”结论.乙同学依据试验数据作出了功与速度平方关系图线，即W-v2图，如图乙，并由此也得出“功与速度平方一定成正比”结论.关于甲、乙两位同学分析，你评价是()实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第4页图5-5-3A.甲分析不正确，乙分析正确B.甲分析正确，乙分析不正确C.甲和乙分析都正确D.甲和乙分析都不正确答案：A实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第5页2.验证机械能守恒定律在“验证机械能守恒定律”试验中，所用电源频率为50Hz，某同学选择了一条理想纸带，用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上读数如图5-5-4所表示(图中O点是打点计时器打出第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取计数点，单位：mm).依据纸带计算：图5-5-4实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第6页(1)若重物质量为mkg，则重物从开始下落到打B点时，降低重力势能；(2)重物下落到B点时增加动能；(3)从(1)(2)数据可得出什么结论？产生误差主要原因是什么？重物下落到打B点时降低重力势能为：ΔEp=mgh=mg·OB=9.8×0.195m=1.911m(J)实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第7页到B点时速率物体从开始到下落到B点时增加动能为：实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第8页(1)降低重力势能ΔEp=1.911mJ(2)增加动能为ΔEk=1.890mJ(3)从(1)(2)可知，在试验误差允许范围内重力势能降低许等于其动能增加量，机械能守恒.重物降低重力势能略大于其增加动能，原因是：重物下落过程中受空气阻力，打点计时器与纸带间有阻力等，损失了一部分机械能.实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第9页某学生用“验证碰撞中动量守恒”器材来验证钢球从斜槽滑下机械能守恒试验步骤以下：(1)如图5-5-5把斜槽固定在试验台边缘，调整斜槽出口使出口切线水平.(2)出口处拴重垂线，使出口投影落于水平地面O点，地面铺复写纸、白纸.图5-5-5实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第10页(3)从斜槽某一高处同一点A由静止开始放球屡次，找出平均落地点P，则：①假如斜槽厚度不计，应测量数据有

.

，②依据选取数据字母写出机械能守恒表示式

.

实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第11页本题要验证钢球从斜槽滑下机械能守恒，依据题中给出试验步骤来看，必须验证钢球下落过程中表示式mgh=mv2/2成立，即要计算势能降低许mgh和动能增加量mv2/2，并进行比较.所以需测量数据有：①A点至桌面高度h1；②出口至地面O点高度h2；实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第12页③球落地点P至O点距离x.据平抛运动规律，可知球平抛运动水平速度若钢球从斜槽下滑时机械能守恒则有：解得x2=4h1h2.上式即为所求机械能守恒表示式.实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第13页某同学在用落体法验证机械能守恒定律时，进行了以下步骤：A.把电磁打点计时器固定在铁架台上，用导线将打点计时器接在低压交流电源上B.将连有重物纸带穿过打点计时器限位孔，提稳纸带实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第14页C.释放纸带，然后接通电源开关，打出一条纸带D.更换纸带，重复B、C步骤，选出点迹清楚符合要求纸带E.用公式求出速度，验证机械能是否守恒在以上操作中，你认为存在错误步骤是

.(只填步骤前序号)CE实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第15页3.试验方法改变小明利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，试验装置示意图如图5-5-6所表示，当有不透光物体从光电门间经过时，光电计时器就能够显示物体挡光时间.所用光电门传感器可测最短时间为0.01s.将挡光效果好、宽度为d=3.8×10-3m黑色磁带若干段贴在透明直尺上，让直尺从一定高度由静止释放，实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第16页并使其竖直经过光电门.某同学测得各段黑色磁带经过光电门时间Δti与高度差Δhi,并将部分数据进行了处理，结果以下表所表示.(取g=9.8m/s2，表格中M为直尺质量)实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第17页图5-5-6实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第18页试验次序ti(10-3s)(m·s-1)Δhi(m)MgΔhi11.213.1321.153.310.58M0.060.58M31.003.802.24M0.232.25M40.954.003.10M0.323.14M50.900.414.224.00M4.01M实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第19页(1)请将表格中数据填写完整.(2)从该试验可得ΔEk-Δh图象是

.C实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第20页用如图5-5-7甲所表示试验装置验证机械能守恒定律，试验所用电源为学生电源，输出电压为6V交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着纸带经过打点计时器打出一系列点，对纸带上点痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第21页图5-5-7甲实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第22页(1)下面列举出了该试验几个操作步骤：A.按照图示装置安装器件；B.将打点计时器接到电源直流输出端上；C.用天平测量出重锤质量；D.释放悬挂纸带夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E.测量打出纸带上一些点之间距离；F.依据测量结果计算重锤下落过程中降低重力势能是否等于增加动能.实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第23页指出其中没有必要进行或者操作不恰当步骤,并简述理由.步骤B是错误，应该接到电源交流输出端；步骤C无须要，因为依据测量原理，重锤动能和势能中都包含了质量m，能够约去；步骤D是错误，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带.实验探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律第24页

(2)利用这个装置也能够测量重锤下落加速度a数值.①如图5-5-7乙所表示，选取纸带上打出连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O距离为s0,点A、C间距离为s1，点C、E间距离为s2，使用交流电频率为f，利用这个装置也能够测量重锤下落加速度，则加速度表示式为a=

.实验探究功与速度变化的关系