《2018年高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.9 實驗驗證機械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.9 實驗驗證機械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt（32頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、9.實驗:驗證機械能守恒定律,自我檢測,自主閱讀,一、實驗方法 1.驗證機械能守恒的定律裝置如圖所示,請你說出做實驗用到的實驗器材。 答案:鐵架臺(帶鐵夾)、電磁打點計時器、重物(帶夾子)、紙帶、復寫紙、導線、毫米刻度尺、低壓交流電源(46 V)。,自我檢測,自主閱讀,2.如何測出實驗中重物下落過程中重力勢能的變化? 答案:重物的質(zhì)量用天平測出,紙帶上某兩點的距離等于重物下落的高度,這樣就能得到重物下落過程中重力勢能的變化。 3.如何測出實驗中重物在某點的下落速度,從而求出重物的動能? 答案:紙帶上第n個點的瞬時速度等于這個點前后相鄰兩點間的平均速度 (hn+1、hn-1分別為第n+1個點、第
2、n-1個點到第一個點的距離)。 4.實驗中比較物體在某兩點間的動能變化與重力勢能變化,就能驗證機械能守恒。,自我檢測,自主閱讀,二、要注意的問題 1.重物下落的過程中,除了重力外會受到哪些阻力?怎樣減少這些阻力對實驗的影響? 答案:重物下落還會受到空氣阻力和摩擦阻力的影響。減小這些阻力的方法有(1)應選用質(zhì)量和密度較大的重物,以減小阻力的影響;(2)安裝打點計時器時,必須使兩個限位孔的中線嚴格豎直,以減小摩擦阻力。 2.重物下落時,最好選擇哪兩個位置作為過程的開始和終結(jié)的位置? 答案:選起始點和后邊的一個點分析機械能守恒方便。 3.為了增加實驗結(jié)果的可靠性,需要進行哪些操作? 答案:可以重復進
3、行多次實驗,還要在一次下落中測量多個位置的速度,比較重物在這些位置上動能和勢能之和。,自我檢測,自主閱讀,三、速度的測量 如圖所示,A、B、C是紙帶上相鄰的三個點,請證明:做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度,等于這點前后相鄰兩點間的平均速度。,自我檢測,自主閱讀,1.正誤辨析 (1)為了減小阻力的影響,實驗所用重物只要選擇質(zhì)量較大的物體即可。( ) 解析:應選擇密度較大且質(zhì)量較大的重物。 答案: (2)實驗中求重物在某點的速度可以根據(jù)vn=2ghn求解。( ) 解析:關(guān)系式vn=2ghn是根據(jù)機械能守恒定律mgh=12mv2得到的,而我們的目的是驗證機械能守恒定律,故此法錯誤。 答案: (3)
4、實驗時,應先打開打點計時器電源,待打點穩(wěn)定后再釋放重物。( ) 答案:,自我檢測,自主閱讀,2.讓物體自由下落,通過打點計時器打出紙帶,有哪幾種方案可以驗證機械能守恒定律?,3.驗證機械能守恒定律實驗中是否需要用到天平?,知識點一,知識點二,問題導引 實驗中,某同學計算出各點對應速度的二次方值,并測出從第一個點到這點高度差h,作出v2-h圖象,如圖所示,為了驗證機械能守恒定律,他應該做哪些分析? 要點提示計算出直線斜率為k,若在誤差允許的范圍內(nèi)k=2g,則驗證了機械能守恒定律。,知識點一,知識點二,知識歸納 一、實驗步驟 1.安裝置:按圖將檢查、調(diào)整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上,接好電路。
5、,知識點一,知識點二,2.打紙帶:將紙帶的一端用夾子固定在重物上,另一端穿過打點計時器的限位孔,用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方。先接通電源,后松開紙帶,讓重物帶著紙帶自由下落。更換紙帶,重復做35次實驗。 3.選紙帶:選取點跡較為清晰且有兩點間的距離約為2 mm的紙帶,把紙帶上打出的兩點間的距離為2 mm的第一個點作為起始點,記作O,在距離O點較遠處再依次選出計數(shù)點1、2、3 4.測距離:用刻度尺測出O點到1、2、3的距離,即為對應下落的高度h1、h2、h3,知識點一,知識點二,知識點一,知識點二,知識點一,知識點二,知識點一,知識點二,(1)請指出實驗裝置中存在的明顯錯誤: 。
6、 (2)進行實驗時,為保證重物下落時初速度為零,應 (選填“A”或“B”)。 A.先接通電源,再釋放紙帶 B.先釋放紙帶,再接通電源 (3)根據(jù)打出的紙帶,選取紙帶上連續(xù)打出的1、2、3、4四個點如圖乙所示。已測出1、2、3、4到打出的第一個點O的距離分別為h1、h2、h3、h4,打點計時器的打點周期為T。若代入所測數(shù)據(jù)能滿足表達式gh3= ,則可驗證重物下落過程機械能守恒(用題目中已測出的物理量表示)。,知識點一,知識點二,解析:(1)從題圖甲中的實驗裝置中發(fā)現(xiàn),打點計時器接在了“直流電源”上,打點計時器的工作電源是“低壓交流電源”。因此,明顯的錯誤是打點計時器接在了“直流電源”上。 (2)
7、為了使紙帶上打下的第1個點是速度為零的初始點,應該先接通電源,讓打點計時器正常工作后,再釋放紙帶。若先釋放紙帶,再接通電源,當打點計時器打點時,紙帶已經(jīng)下落,打下的第1個點的速度不為零。因此,為保證重物下落的初速度為零,應先接通電源,再釋放紙帶。,知識點一,知識點二,答案:(1)打點計時器接在了“直流電源”上(或打點計時器應接“交流電源”),知識點一,知識點二,知識點一,知識點二,知識歸納 一、誤差分析 1.在進行長度測量時,測量及讀數(shù)不準造成誤差。 2.重物下落要克服阻力做功,部分機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,下落高度越大,機械能損失越多,所以實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)了各計數(shù)點對應的機械能依次略有減小的現(xiàn)象。 3.
8、由于交變電流的周期不穩(wěn)定,造成打點時間間隔變化而產(chǎn)生誤差。,知識點一,知識點二,二、注意事項 1.打點計時器安裝要穩(wěn)固,并使兩限位孔的中線在同一豎直線上,以減小摩擦阻力。 2.應選用質(zhì)量和密度較大的重物,增大重力可使阻力的影響相對減小,增大密度可以減小體積,可使空氣阻力的影響相對減小。 3.實驗時,應先接通電源,讓打點計時器正常工作后再松開紙帶讓重物下落。 4.本實驗中的兩種驗證方法均不需要測重物的質(zhì)量m。,知識點一,知識點二,典例剖析 【例2】在驗證機械能守恒定律的實驗中,有位同學按以下步驟進行實驗操作: A.用天平稱出重錘和夾子的質(zhì)量 B.固定好打點計時器,將連著重錘的紙帶穿過限位孔,用手
9、提住,且讓手盡量靠近打點計時器 C.松開紙帶,接通電源,開始打點,并如此重復多次,以得到幾條打點的紙帶 D.取下紙帶,挑選點跡清晰的紙帶,記下起始點O,在距離O點較近處選擇幾個連續(xù)計數(shù)點(或計時點),并計算出各點的速度值 E.測出各計數(shù)點到O點的距離,即得到重錘下落的高度,知識點一,知識點二,在以上步驟中,不必要的步驟是 。 有錯誤或不妥的步驟是 。(填寫代表字母) 更正情況: ; ; ; 。,知識點一,知識點二,解析:A步驟可有可無,不稱量重物的質(zhì)量也可驗證機械能守恒定律;B步驟中應讓重物盡量靠近打點計時器,而不是手靠近;C步驟中應先接通電源,后釋放紙帶;D步驟中應選取離O點較遠的點,這樣測
10、量時距離較遠,測量的相對誤差較小;F步驟中應計算ghn和,1,2,3,4,5,1.關(guān)于驗證機械能守恒定律的實驗中,以下說法正確的是 ( ) A.實驗中摩擦是不可避免的,因此紙帶越短越好,因為紙帶越短,克服摩擦力做的功就越小,誤差就越小 B.稱出重錘的質(zhì)量 C.紙帶上第1、2兩點間距若不接近2 mm,則無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù),實驗誤差一定較大 D.處理打完點的紙帶時,可以直接利用打點計時器打出的實際點跡,而不必采用“計數(shù)點”的方法,1,2,3,4,5,解析:在打紙帶時,紙帶太短了,不易打出符合實驗要求的紙帶,選項A錯誤;由于mgh= mv2,故稱出重錘的質(zhì)量是多余的,選項B錯誤;紙帶上第1、2兩點
11、的間距不接近2 mm,是由于通電后釋放重錘時操作不同步造成的,不會影響驗證結(jié)果,選項C錯誤;處理紙帶時,由于自由落體加速度較大,紙帶上點跡距離較大,故可直接用實際點跡測量研究。 答案:D,1,2,3,4,5,2.用右圖所示裝置驗證機械能守恒定律,由于電火花計時器兩限位孔不在同一豎直線上,使紙帶通過時受到較大的阻力,這樣實驗造成的結(jié)果是( ) A.重力勢能的減少量明顯大于動能的增加量 B.重力勢能的減少量明顯小于動能的增加量 C.重力勢能的減少量等于動能的增加量 D.以上幾種情況都有可能 解析:由于重物下落時要克服阻力做功,重物減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重物的動能和系統(tǒng)的內(nèi)能,故重力勢能的減少量大于動
12、能的增加量,A正確。 答案:A,1,2,3,4,5,3.(多選)下圖是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶。有關(guān)尺寸在圖中已注明。我們選中n點來驗證機械能守恒定律。下面舉一些計算n點速度的方法,其中正確的是( ) A.n點是第n個點,則vn=gnT B.n點是第n個點,則vn=g(n-1)T 解析:vn應表示從(n-1)到(n+1)間的平均速度。C、D對,A、B錯。 答案:CD,1,2,3,4,5,4.在驗證機械能守恒定律的實驗中,已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz,查得當?shù)氐闹亓铀俣萭取9.8 m/s2,某同學選擇了一條理想的紙帶,用刻度尺測量時各計數(shù)點對應刻度尺上的讀數(shù)如
13、圖所示,圖中O點是打點計時器打出的第一個點,A、B、C、D分別是每打兩個點取的計數(shù)點。則重物由O點運動到B點時(重物質(zhì)量為m) (1)重力勢能的減少量是 J,動能的增加量是 J。 (2)重力勢能的減少量 (選填“略大于”或“略小 于”)動能的增加量,原因是 。 (3)根據(jù)計算的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論: 。,1,2,3,4,5,解析:(1)重力勢能的減少量為 Ep=mghOB=m9.80.195 J=1.911m J。 重物下落到B點時的速度為 所以重物從開始下落到B點增加的動能為 (2)略大于;由于空氣阻力和限位孔的摩擦阻力做功,將部分機械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能。 (3)從以上計算的數(shù)據(jù)得出:在實驗誤差允許的
14、范圍內(nèi)重物減少的重力勢能等于其增加的動能,即機械能守恒。,1,2,3,4,5,答案:(1)1.911m 1.89m (2)略大于 見解析 (3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)重物減少的重力勢能等于其增加的動能,即機械能守恒,1,2,3,4,5,5.現(xiàn)利用如圖所示裝置驗證機械能守恒定律。圖中AB是固定的光滑斜面,斜面的傾角為30,1和2是固定在斜面上適當位置的兩個光電門,與它們連接的光電計時器都沒有畫出。讓滑塊從斜面的頂端滑下,光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.0010-2 s、2.0010-2 s。已知滑塊質(zhì)量為2.00 kg,滑塊沿斜面方向的長度為5.00 cm,光電門1和2之間的距離為0.54 m,g取9.80 m/s2,取滑塊經(jīng)過光電門時的速度為其平均速度。 (1)滑塊經(jīng)過光電門1時的速度v1= m/s,通過光電門2時的速度v2= m/s。 (2)滑塊通過光電門1、2之間的動能增加量為 J,重力勢能的減少量為 J。,1,2,3,4,5,重力勢能的減少量: Ep=2.009.800.54sin 30 J5.29 J。 答案:(1)1.00 2.50 (2)5.25 5.29,
2018年高中物理 第七章 機械能守恒定律 7.9 實驗驗證機械能守恒定律課件 新人教版必修2.ppt
