高一物理必修二第五章7.9实验验证机械能守恒定律市公开课一等奖省优质课赛课一等奖课件

高一·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修2第1页万有引力与航天第七章第2页第九节试验：验证机械能守恒定律第七章第3页学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5课后强化作业7第4页学习目标定位第5页*了解试验原理，试验思绪和方法**验证机械能守恒定律第6页课堂情景切入第7页你体验过公园里翻滚过山车吗？过山车，咆哮着、飞驰着，担心、惊险、刺激。其势能与动能相互转化，而总机械能保持不变(忽略阻力)。你想过吗，我们怎样经过试验来验证机械能守恒定律。第8页知识自主梳理第9页验证机械能守恒定律。实验目第10页在只有________作用自由落体运动中，物体重力势能和动能能够相互转化，但总机械能________。试验原理重力守恒mgh

第11页铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)，纸带数条，复写纸片，导线，毫米刻度尺。除了上述器材外，还必须有__________(交流4～6V)。注意：重锤应选体积______、质量______者，以降低空气阻力影响。又因无需测其质量，所以本试验不用________。试验器材学生电源较小较大天平第12页重点难点突破第13页一、试验步骤1．按图(甲)装置竖直架稳打点计时器，并用导线将打点计时器接在4～6V交流电源上。2．将长约1m纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器地方。3．接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列点。4．换几条纸带，重复上面试验。第14页第15页5．在取下纸带中挑选第一、二两点间距离靠近2mm且点迹清楚纸带进行测量。先记下第一点0位置，再任意取五个点1,2,3,4,5，用刻度尺测出距0点对应距离，如图(乙)所表示。6．计算出各点对应瞬时速度v1，v2，v3……。7．计算各点对应势能降低许mghn并和动能增加量mv/2进行比较。第16页第17页第18页第19页第20页三、注意事项1．应尽可能控制试验条件，即应满足机械能守恒条件，这就要尽可能降低各种阻力，采取办法有：(1)铁架台应竖直安装，可使纸带所受阻力减小。(2)应选取质量和密度较大重物，增大重力可使阻力影响相对减小，增大密度能够减小体积，可使空气阻力减小。2．应先接通电源让打点计时器开始打点，再放开纸带让重锤下落。第21页第22页四、误差分析1．测量长度时会存在偶然误差，所以测长度时要多测几次，取平均值即可减小此误差。2．因为本试验中有纸带与限位孔间摩擦力(主要原因)和空气阻力(次要原因)影响，这是系统误差，它使增加动能小于减小重力势能，要减小影响，采取增加重锤质量方法，因为当重锤重力远大于阻力时，可忽略阻力影响。3．为了减小相对误差，选取计数点最好离第一个点远一些。4．若第一、第二两点间距离小于2mm，则这两点间时间间隔不到0.02s或阻力过大。第23页考点题型设计第24页试验原理及操作步骤第25页(1)请指出试验装置中存在显著错误：______________。(2)进行试验时，为确保重物下落时初速度为零，应________(选填“A”或“B”)。A．先接通电源，再释放纸带B．先释放纸带，再接通电源(3)依据打出纸带，选取纸带上连续打出1、2、3、4四个点如图乙所表示。已测出点1、2、3、4到打出第一个点O距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器打点周期为T。若代入所测数据能满足表示式gh3＝________，则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目中已测出物理量表示)。第26页解析：(1)从图甲中试验装置中发觉，打点计时器接在了“直流电源”上，打点计时器工作电源是“低压交流电源”。所以，显著错误是打点计时器不能接在“直流电源”上。(2)为了使纸带上打下第1个点是速度为零初始点，应该先接通电源，让打点计时器正常工作后，再释放纸带。若先释放纸带，再接通电源，当打点计时器打点时，纸带已经下落，打下第1个点速度不为零。所以，为确保重物下落初速度为零，应先接通电源，再释放纸带。第27页第28页在“验证机械能守恒定律”试验中，下面列出一些试验步骤：A．用天平称出重物和夹子重量B．把重物系在夹子上C．将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器静止D．把打点计时器接在学生电源交流输出端，把输出电压调至6V(电源不接通)第29页E．把打点计时器固定在桌边铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上F．在纸带上选取几个点，进行测量和统计数据G．用秒表测出重物下落时间H．接通电源，待计时器响声稳定后释放纸带I．切断电源J．更换纸带，重新进行两次第30页K．在三条纸带中选出很好一条L．进行计算，得出结论，完成汇报M．拆下导线，整理器材以上步骤中，无须要有________，正确步骤合理次序是________(填写字母)。答案：AG；EDBCHIJMKFL解析：只为了验证机械能守恒，没必要称量重物质量。打点计时器本身就是计时仪器，不再需要秒表。第31页试验数据处理第32页(2)若试验中所用重物质量m＝1kg。打点纸带如图所表示，打点时间间隔为0.02s，则统计B点时，重物速度vB＝________m/s，重物动能Ek＝____________J，从开始下落起至B点时重物重力势能降低许是________J，由此可得出结论是________。(g取9.8m/s2)(本小题数据保留三位有效数字)第33页第34页第35页第36页答案：(1)打第一个点时重物初速度为零2mm(2)0.590m/s0.174J0.175J机械能守恒(3)C第37页(鄂南、黄石、鄂州三校～年高一下学期联考)某同学做验证机械能守恒定律试验时，不慎将一条挑选出纸带一部分损坏，损坏是前端部分。剩下一段纸带上各相邻点间距离已测出标在图中，单位是cm。打点计时器工作频率为50Hz，重力加速度g取9.8m/s2。第38页(1)重物在2点速度v2＝________，在5点速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝______，重力势能降低许ΔEp＝_______。由以上可得出试验结论______________。(2)依据试验判断以下图中正确图象是(其中ΔEk表示物体动能改变量，Δh表示物体下落高度)答案：(1)1.50m/s2.075m/s1.03mJ1.06mJ在误差允许范围内，机械能守恒(2)C第39页第40页(2)物体机械能守恒，应有物体降低重力势能转化为增加动能，即ΔEk＝mgΔh，可见物体增加动能与下落距离成正比，选项C正确。第41页试验设计第42页(1)要验证机械能守恒定律，首先需要测量mA、mB及两球距O点距离LA、LB，除此之外还需要测量物理量有________。A．A球从释放运动到最低点时间tB．O离地面高度hC．B球落地点与O水平距离xD．释放轻杆时A球高度h0第43页(2)以下降低试验误差办法中，可行有________。A．开始释放时，让轻杆水平B．支架处地面与B球落地处地面要在同一水平面上C．杆硬度尽可能高D．在同一高度屡次释放A球前提下，取B球平均落点，然后测量xE．尽可能减小转轴O处摩擦力F．尽可能减小B球质量第44页(3)在轻杆从水平状态无初速释放前提下，结合上述测定物理量，可求系统重力势能降低许为________________，动能增加量为________，比较二者大小，便可验证机械能守恒，正常情况下会出现前者________________(填“大于”或“小于”)后者。解析：(1)试验中需要求出B球平抛初速度vB，所以还需要测量h与x，故应选B、C。(2)为了减小试验误差，可行选项为ABCDE。第45页第46页第47页小刚同学用如图试验装置研究“机械能守恒定律”。他进行了以下试验操作并测出以下数值。①用天平测定小球质量为0.50kg；②用游标卡尺测出小球直径为10.0mm；③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门距离为82.05cm；第48页④电磁铁先通电，让小球吸在开始端；⑤电磁铁断电后，小球自由下落；⑥在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10－3s，由此可算得小球经过光电门速度；⑦计算得出小球重力势能减小量ΔEp＝________J