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课件网) 横县百合完全中学———韦衍虎 8.5实验：验证机械能守恒定律 问题导入 机械能守恒定律告诉我们，在只有重力或弹力做功的系统内，动能与势能相互转化时总的机械能保持不变。下面我们通过实验来研究物体运动过程中动能与重力势能的变化，从而验证机械能守恒定律。 初状态 = 末状态 势能 动能 势能 动能 mgh1 mgh2 一、实验思路 ①自由下落的物体 v 条件：只有重力或弹力做功 G ，重力势能?动能 把空气阻力忽略掉了以后，只受到重力作用。 平抛运动 抛体运动也可以用来研究机械能守恒定律。 ②物体沿光滑斜面下滑 G FN 支持力与物体位移方向垂直,对物体不做功，只有重力做功，这种情况也满足机械能守恒的条件。 (上升) v v ③细线悬挂的小球摆动 G T 细线的拉力与小球的运动方向垂直，对物体不做功，只有重力做功，也满足机械能守恒的条件。 v 二、物理量的测量 重力势能的定义式：Ep=mgh 动能的定义式： ①物体的质量m： ②物体所处位置的高度h： 天平 直尺 ③物体的瞬时速度v： 打点计时器和纸带 m h v 1 2 3 4 5 6 三、数据分析 末状态 = 初状态 势能 动能 势能 动能 mgh1 mgh2 根据选定的实验方案设计相应的表格记录实验数据 验证机械守恒 动能变化与重力势能的变化： Δh 纸带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化。 ?EP=mg?h 参考案例1 研究自由下落物体的机械能 纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点的平均速度。 比较重物在某两点间的动能变化与势能变化，就能验证机械能是否守恒。 这样也就知道了它在各点的瞬时速度，从而得到它在各点的动能。 ↓?EP=↑?Ek 要注意的问题 2.重物下落过程中，除了重力外会受到哪些阻力？怎样减少这些阻力对实验的影响？ ①纸带与限位孔之间的摩擦阻力。 ②打点记时器的限位孔和纸带必须在同一竖直线上，并且打点计时器上方的纸带不能耷拉着的，要用手把它拉直。需选取密度较大的物体做重锤，以减小空气阻力的影响。 1.先打开打点计时器，然后释放纸带 3.重物下落时，最好选择哪两个位置作为过程的开始和终结的位置？ 先开打点计时器后放纸带造成的 起始点的确定： 找到相距大约2mm的一对点，前面的那个点就是起点。 一次测量读数的方法： h1 h2 ?h=h1-h2 A B C m h v 1 2 3 4 5 6 末状态 = 初状态 势能 动能 势能 动能 mgh1 mgh2 根据选定的实验方案设计相应的表格记录实验数据 验证机械守恒 重力势能的减少=动能的增量： 由于有阻力的存在： 重力势能=动能+热 重力势能的减少量>动能的增量 实验时，也可以不测量重物的质量。想一想，这是为什么？ 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。 所以，无需测量物体的质量。 课堂练习 例1：利用这个装置做“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) D.秒表 AB 打点计时器需要用交流电电源，且具有计时功能，纸带长度测量需要到刻度尺。 质量可以约去。 （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图所示的一条纸带。在纸帯上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为如hA、hB、hC。 已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T，设重物的质量m,从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了多少？动能变化了多少？ 解：由重力势能的变化式子： 因为初始点ho=0 ?EP=mghB-mgho 所以?EP=mghB 由动能的变化式子： 因为初始点vo=0 所以 根据平均速度等于该段时间的中间时刻的速度， （3）很多实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的増加量，你认为 ... ...
