8.5实验验证机械能守恒定律课件高一下学期物理人教版

8.5实验：验证机械能守恒定律机械能守恒定律告诉我们，在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。下面我们通过实验验证机械能守恒定律。思考：机械能守恒定律的条件是只有重力或弹力做功，满足这一条件的过程有哪些？物体做自由落体运动；物体沿着光滑斜面运动；用细线悬挂的小球的摆动……一、实验思路

hv1、实验原理方案一研究做自由下落物体的机械能打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。2、实验器材铁架台重物打点计时器纸带(1)将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。(2)用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。(3)更换纸带，重复几次。(4)选择合适的纸带，处理数据。3、实验步骤本方案要不要测量物体的质量？无需测量物体的质量如果实验要求计算势能和动能的具体数据，那就必须要知道物体的质量。

问题1纸带上的第一个点为计时起点0（起始点的速度应该为零，即打点计时器在纸带上打下第一个点时纸带刚开始下落）。h对于实际获得的纸带，如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。问题2

起始点如何挑选纸带？

可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗）?我们可以选取A、B两点，比较它们的机械能EA和EB。若以点B为0

势能点，则有：EkA＋mgΔh＝EkB。ΔhAB问题3如何测量物体的瞬时速度?

问题4测量点n123456高度hn

/m速度vn

/(m/s)势能Ep

/J动能Ek

/J4、数据记录想一想：可不可以用图象处理数据?图象法处理数据该图象的斜率表示什么？为什么图象通过原点？0h

(1)偶然误差：测量长度时会带来误差(2)系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量ΔEk

必定稍小于势能的减少量ΔEp

。6、注意事项5、误差分析(1)尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有：①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。②应选用质量和密度较大的重物，以减小阻力的影响。

小窗口播放视频：用自由落体运动验证机械能守恒定律的过程小窗口播放方案二

研究沿斜面下滑物体的机械能例1利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示。拓展方案三利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”(1)实验步骤：A.将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平.B.用游标卡尺测出挡光条的宽度为l＝60.0mm。C.由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x＝______cm。6.00D.将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止时释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.E.从数字计时器上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2.F.用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.用表示直接测量的字母写出下列物理量的表达式.(2)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔEp＝mgx.(3)如果

，则可认为验证了机械能守恒定律.

例2在“验证机械能守恒定律”实验中，某研究小组采用了如图甲所示的实验装置，实验的主要步骤是：在一根不可伸长的细线一端系一金属小球，另一端固定于O点，记下小球静止时球心的位置A，在A处放置一个光电门，现将小球拉至球心距A高度为h处由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间Δt.拓展方案四用细线悬挂的小球的摆动“验证机械能守恒定律”(1)如图乙，用游标卡尺测得小球的直径d＝______cm；(2)该同学测出一组数据如下：高度h＝0.21m，挡光时间Δt＝0.0052s，设小球质量为m＝100g，g＝9.8m/s2。计算小球重力势能的减少量ΔEp＝

J，动能的增加量ΔEk＝

J，得出的结论是：

，分析误差产生的原因是

。

1.040.2060.200在实验误差允许范围内，小球机械能守恒克服空气阻力做功例3用如图所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图所示，给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，所用电源的频率为50Hz，计数点间的距离如图所示.已知m1＝50g、m2＝150g，则：(结果均保留两位有效数字)。拓展方案五(1)在之带上打下计数点5时的速度v5=

m/s。(2)在打下第0点到打下第5点的过程中系统动能的增量

J，系统重力势能的减少量

J，取当地重力加速度g=10m/s