高一集第3节-实验：探究动能与重力势能的转化和守恒名师优质课获奖市赛课一等奖课件

第3节能量守恒定律 第1课时试验：探究动能与重力势能转化和守恒第1页11.探究动能与重力势能转化与守恒。2.了解试验原理、掌握试验方法。3.会处理试验所得到数据并得出正确结论。第2页2动能和重力势能能够相互转化第3页3第4页4在上、下坡山路上骑自行车，动能和势能均发生改变第5页5物体动能和重力势能能够相互转化，那么动能和重力势能之和将会怎样改变呢?下面我们经过试验来验证这个问题。第6页6本试验借助于重物自由下落验证：动能和重力势能相互转化过程中，它们总和不变试验目标第7页7（1）在只有重力做功自由落体运动中，物体重力势能和动能能够相互转化（忽略空气阻力）。设物体质量为m，下落距离为h时物体瞬时速度为v，则物体势能降低mgh，动能增加，故有【试验原理】mgh＝第8页82A2B2121mvmvmgΔh-=？要判断上式是否成立，需要测量哪些物理量？怎样测量这些物理量？（2）在纸带上任意选取一点A作为参考点，计算出打该点时重物动能，在纸带上再选一点B，计算出B点动能和重力势能之和，然后和A点相比较。第9页9需要测量：所选参考点A及纸带上其它各点速度、各点到参考点A距离。ABh第10页10测量这些物理量，需要哪些器材？重物、打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、夹子、毫米刻度尺试验器材打点第11页11试验步骤：①按照如上图所表示装置安装打点计时器②将纸带穿过计时器，下端与重物相连③接通电源，待计时器工作稳定后释放纸带④及时切断电源，取下纸带，标上纸带号⑤更换纸带，重复以上步骤⑥整理器材，使器材复位第12页12数据处理：（方法一）在打好点纸带中挑选“点迹清楚且第一、二两点间距离约为2mm”一条纸带，记下第一个点位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个连续点1、2、3……，并用刻度尺依次测出各点到位置O距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、……时下落高度h1、h2、h3……,就可求出重力势能降低许，用平均速度就是中间时刻瞬时速度方法，计算出各点对应瞬时速度v1、v2、v3……即可求出该点动能。第13页13△hvEPEK123表一第14页14AB我们能够选取A、B两点，比较它们机械能EA和EB,以点B为零势能参考点，则有：

EKA＋mgh＝EKB数据处理：（方法二）第15页15△h/mvAvBEKA+EPAEKB+EPB1234表二第16页16结论：在误差允许范围内，物体在自由下落过程中，动能和重力势能之和保持不变第17页17(1)因为测量长度带来误差属偶然误差，减小方法是多测几次取平均值。(2)实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器阻力)做功，故动能增加量ΔEK必定稍小于势能降低许ΔEP，这属于系统误差。【误差分析】第18页181.选择重物时，选轻一点好还是重一点好？为何？我们要求重物做自由落体运动，而阻力是不可防止地存在，为了降低阻力对试验影响，应选取密度较大重物。问题与讨论第19页192.安装打点计时器时，应注意什么问题？计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，计时器要稳定在铁架台上，并将计时器伸出桌外。3.这么做目标是什么?减小纸带与限位孔摩擦带来试验误差；确保重物有足够下落空间，方便在纸带上能够打出较多点，有利于进行计算。第20页204.试验时，接通电源和释放纸带次序怎样？

先通电源，再释放纸带。5.释放纸带时应注意什么问题？

释放纸带前，重物应靠近打点计时器，方便能打出较多点。拉稳纸带上端，确保重物由静止释放。第21页211.在《验证机械能转化与守恒》试验中，以下操作正确是()A．先释放重物，后接通电源B．用秒表测量重物下落时间C．打完一条纸带后，马上切断电源D．选取重锤后要称质量C第22页222.在“验证机械能转化和守恒”试验中，已知打点计时器所用电源频率为50Hz，查得当地重力加速度为g=9.8m/s2,测得所用重物质量为1.00kg。试验中得到一条如图所表示点迹清楚纸带，把第一个点记作O，另选连续4个点A、B、C、D作为测量点，经测量知道A、B、C、D各点到O点距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，依据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能降低许等于______焦，动能增加量等于______焦(取3位有效数字)。7.627.57第23页232.332.3123.在“验证机械能转化和守恒"试验中,已知打点计时器所用电源频率为50Hz,查得当地重力加速度g=9.80m/s2,测得所用重物质量为1.00kg,试验利用公式mv2/2=mgh时,从几条打上点纸带中挑选第一第二点间距离靠近______mm而且点迹清楚纸带（如图所表示）进行测量，把第一个点记作O，另选连续4个点A、B、C、D作为测量点，经测量知道A、B、C、D各点到O点距离分别为19.63cm,23.74cm、28.22cm、33.12cm。依据以上数据，可知重物由O点运动到B点，重力势能降低许等于_____J，动能增加量等于_______J．(取3位有效数字).第24页244.在机械能转化和守恒试验中，要验证重锤下落时重力势能降低许等于它动能增加量，以下步骤仅是试验中一部分，在这些步骤中多出或错误有()A．用天平称出重锤质量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．把纸带一端固定到重锤上，另一端穿过电火花计时器限位孔，把重锤提升到一定高度D．接通电源，释放纸带E．用秒表测出重锤下落时间ABE第25页255.以下关于“验证机械能转化和守恒”试验误差说法中，正确是（）A.重物质量测量不准会产生误差B.重物质量大一些,有利于减小误差C.重物质量小一些,有利于减小误差D.先释放重物,后接通电源会造成较大