4.6 实验： 验证机械能守恒定律 课件(共23张PPT)高中物理教科版（2019）必修 第二册

(课件网) 第六节 实验： 验证机械能守恒定律 第四章　机械能及其守恒定律 01 02 03 通过研究物体在自由下落过程中动能与势能的变化，验证机械能守恒定律。 教学目标 能正确进行实验操作，分析实验数据得出结论。 理解实验中测物体在纸带上某点对应时刻的瞬时速度的方法。 新课引入 首先我们来回顾一下定律的内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。我们注意到机械能守恒的系统有一个前提条件，是该系统只有重力或者弹力做功。因此我们设计实验来验证机械能守恒定律时，就必须要满足这个条件，来选择符合机械能守恒定律的运动模型。 思考：我们熟知的运动中，哪些运动满足仅有重力做功？ 自由落体运动 物体沿光滑斜面下滑 小球的摆动 自由落体运动过程中物体只受重力，只有重力做功，重力势能转化为物体的动能，满足机械能守恒定律；物体在光滑斜面下滑也只有重力做功，机械能守恒，但是需要气垫导轨提供摩擦阻力较小的斜面。对于其他更复杂的运动模型，实验起来也更加繁琐，因此我们选用自由落体运动来验证机械能守恒定律。 借助自由落体运动来验证机械能守恒定律 一、实验目的 起始点: O 末点：下落过程任意点 需要测量的物理量：下落的高度、瞬时速度 验证： O A B 起点 h hA hB 二、实验原理 是否需要测量重物的质量？ 验证机械能守恒定律则不需要； 若要计算重物的重力势能、动能及其改变量则需要。 思考与讨论 三、实验器材 四、实验步骤 方法一：利用起始点和任意一点验证 在实验误差允许的条件下，相等，则验证了机械能守恒定律。 五、数据处理 O A B 起点 h hA hB 五、数据处理 计数点 A B C D E F G hn(×10-2m) 11.61 14.88 18.34 22.30 26.50 31.28 36.20 vn(m/s) 1.683 1.855 2.040 2.245 2.425 ghn(m2/s2) 将计算的瞬时速度数据记录在表格中 计数点 A B C D E F G hn(×10-2m) 11.61 14.88 18.34 22.30 26.50 31.28 36.20 vn(m/s) 1.683 1.855 2.040 2.245 2.425 1.415 1.721 2.081 2.520 2.940 ghn(m2/s2) 1.458 1.798 2.186 2.597 3.066 = 成立！ 分别计算出vn2/2、ghn填入表格，北京：g = 9.8015 m/s2 在实验误差允许的范围内，自由落体运动中的物体，只有重力做功，其重力势能和动能互相转化，总机械能保持不变。 六、实验结论 准确清晰记录下第一个点（释放点） 方法一：利用起始点和任意一点验证局限性 1 2 x = gt2 = ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm 1 2 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。 可以回避起始点吗（即处理纸带时可以不用到起始点吗） 思考与讨论 Δx 【例题】利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。 (1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是( ) A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码) 典例分析 AB 【例题】利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。 (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，图中数据均为已知。 已知当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。设重物的质量为m，从O点到打B点的过程中，重力势能变化了多少？动能变化了多少？ 典例分析 O到B重力势能减少了mghB 动能增加了 二、实验器材与步骤 一、实验目的与原理 三、数据处理与实验结论 本课小结 1.在验证机械能守恒定律的实验中，对于自由下落的重物，下列选择条件中可取的是（ ） A.选用重物时，重的比较好 B.选用重物时，体积小的比体积大的好 C.选定重物后，为验证机械能守恒，需要称出它的质量 ... ...