實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 公開課PPT課件

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1、1 1、利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. .2 2、知道實(shí)驗(yàn)的原理、方法、過程. .3 3、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論及誤差分析. .學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)第1頁/共28頁1、什么叫機(jī)械能守恒？2、機(jī)械能守恒的條件是什么？3、自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能守恒嗎？4、機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式是怎樣的？機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式是怎樣的？第2頁/共28頁本實(shí)驗(yàn)借助本實(shí)驗(yàn)借助自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律2A2B2121mvmvmgh-= 要驗(yàn)證上式是否成立，需要測量哪些物理量？如何測量這些物理量？212mvmgh=01234由靜止釋放，則第3頁/共28頁測量這些物理量，需要哪些器材？重物

2、、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、交流電源、導(dǎo)線、鐵架臺(tái)（附鐵夾）、夾子、天平、毫米刻度尺第4頁/共28頁思考：選擇重物時(shí)，選輕一點(diǎn)的好還是重一點(diǎn)的好？為什么？ 我們要求重物作自由落體運(yùn)動(dòng)，而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)采用密度較大的重物。用天平測量重物的質(zhì)量用天平測量重物的質(zhì)量第5頁/共28頁思考：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意什么問題？ 計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向,計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上,并將計(jì)時(shí)器伸出桌外。這樣做的目的是什么? 減小紙帶與限位孔的摩擦帶來的實(shí)驗(yàn)誤差；保證重物有足夠的下落空間，以便在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算 按照課本所示裝置安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按照課本

3、所示裝置安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器第6頁/共28頁思考：實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？先通電源，再釋放紙帶釋放紙帶時(shí)應(yīng)注意什么問題？ 釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以便能打出較多的點(diǎn)。拉穩(wěn)紙帶的上端，確保重物由靜止釋放。接通電源，待計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放紙帶接通電源，待計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放紙帶第7頁/共28頁按如下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)用天平測量重物的質(zhì)量按照課本所示裝置安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源，待計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放紙帶 及時(shí)切斷電源，取下紙帶，標(biāo)上紙帶號(hào)更換紙帶，重復(fù)以上步驟整理器材第8頁/共28頁本實(shí)驗(yàn)要不要必需測物體的質(zhì)量？只證明如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢(shì)能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須知道物體的質(zhì)量（即：

4、課本中所說的用天平測物體的質(zhì)量）第9頁/共28頁討論課文中“紙帶上某兩點(diǎn)的距離等于重物”中的“某兩點(diǎn)”如何選?。?1mgh2mv=hv我們驗(yàn)證：需要從起始點(diǎn)開始算起，如右圖：許多材料上指出：選取第1、2兩點(diǎn)間距2mm的紙帶，即在打第1個(gè)點(diǎn)的瞬間，紙帶開始下落，實(shí)際上在操作中這是很難控制的，所以只要保證操作正確即可，誤差也不會(huì)太大。 計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)，適當(dāng)大距離后選一個(gè)點(diǎn)作終點(diǎn)。h=gt2/2=100.022/2=0.002m=2mm第10頁/共28頁 如何測定第n n點(diǎn)的瞬時(shí)速度？ 12nnnSSvT=112nnnddvT-=或01234S3S4d4d2方法：平均速度法第11頁/

5、共28頁計(jì)算物體的速度，可有三種方法計(jì)算物體的速度，可有三種方法12nnvgh=、2nnvgt=、1132nnnhhvT-=、第1、2種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，所以不能用第12頁/共28頁 m（kg） h （ m） V（m/s）勢(shì)能減少量 mgh(J)動(dòng)能增加量 EK(J)1234通過本實(shí)驗(yàn)，我們可以得到的結(jié)論是： （將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）第13頁/共28頁 結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，重錘重力結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，重錘重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能的增加量，即機(jī)械能守恒。勢(shì)能減少量等于動(dòng)能的增加量，即機(jī)械能守恒。 實(shí)驗(yàn)中，重錘的實(shí)驗(yàn)中，重

6、錘的重力勢(shì)能減小重力勢(shì)能減小 略大于略大于 其其動(dòng)能增加動(dòng)能增加，其原因是下落中，其原因是下落中克服阻力做功克服阻力做功，機(jī)械能略有減少。機(jī)械能略有減少。第14頁/共28頁0hv 21 12 2gh =v 21 12 2該圖象該圖象的斜率的斜率表示什表示什么？么？為什么為什么圖象通圖象通過原點(diǎn)？過原點(diǎn)？可不可以用圖象處理數(shù)據(jù)可不可以用圖象處理數(shù)據(jù)?第15頁/共28頁可以回避起始點(diǎn)嗎（可以回避起始點(diǎn)嗎（即處理紙帶時(shí)可以不用到起即處理紙帶時(shí)可以不用到起始點(diǎn)嗎始點(diǎn)嗎）? ?我們可以選取我們可以選取A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能能EA和和EB。則有：。則有：mghEKBEKAhAB

7、思思 考考第16頁/共28頁1、(單選單選)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，需要測量的是重物的( ) A質(zhì)量 B下落高度 C下落時(shí)間 D瞬時(shí)速度B第17頁/共28頁2、為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選用：鐵架臺(tái)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，復(fù)寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導(dǎo)線，電鍵，天平。其中不必要的器材有： ；缺少的器材是 。不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺第18頁/共28頁3、下列關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差的說法，正確的是 A重物質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)會(huì)造成較大誤差B重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減

8、小誤差D打點(diǎn)計(jì)時(shí)器選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器比電火花計(jì)時(shí)器誤差要小( B ) 解析 為減小實(shí)驗(yàn)誤差，重物應(yīng)選質(zhì)量大些的，且重物質(zhì)量不需稱量，A、C錯(cuò)，B正確，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)囂的振針與紙帶間有摩擦，電火花計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力較小，故選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器誤差大些，D錯(cuò)誤 第19頁/共28頁4、有一條紙帶，各點(diǎn)距A點(diǎn)的距離分別為d1、d2、d3， 如圖所示，各相鄰點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，要用它來驗(yàn)證B點(diǎn)到G點(diǎn)過程機(jī)械能是否守恒，可得BG間的距離h_，B點(diǎn)的速度表達(dá)式vB_，G點(diǎn)的速度表達(dá)式vG_，如果有_，則機(jī)械能守恒。第20頁/共28頁第21頁/共28頁5 5、 某學(xué)生在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有如下操作步驟，某學(xué)

9、生在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有如下操作步驟，試按合理的順序步驟序號(hào)填在下面的線上：試按合理的順序步驟序號(hào)填在下面的線上：_A A斷開電源，取下紙帶，選出前兩個(gè)點(diǎn)間距離接近斷開電源，取下紙帶，選出前兩個(gè)點(diǎn)間距離接近2mm2mm的紙帶；的紙帶；B B把紙帶固定在重錘上；把紙帶固定在重錘上；CC將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶上提使重錘停在靠近將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶上提使重錘停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方；D D把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在放于桌邊的鐵架臺(tái)上，并與低壓交把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在放于桌邊的鐵架臺(tái)上，并與低壓交流電源相連接；流電源相連接；E E接通電源，同時(shí)釋放紙帶；接通電源，同時(shí)釋

10、放紙帶；F F求出重錘重力勢(shì)能的減少量求出重錘重力勢(shì)能的減少量EPEP和動(dòng)能的增加量和動(dòng)能的增加量EKEK，比較比較EPEP和和EKEK得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；GG用刻度尺量出所選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)到打下的第一個(gè)點(diǎn)用刻度尺量出所選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)到打下的第一個(gè)點(diǎn)0 0之間之間的距離的距離DBCEAG F第22頁/共28頁6、如圖556是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中打下的某一紙帶示意圖，其中O為起始點(diǎn)，A、B、C為某三個(gè)連續(xù)點(diǎn)已知打點(diǎn)時(shí)間間隔t0.02s，用最小刻度為1mm的刻度尺量得OA15.55cm，OB19.2cm，OC23.23cm.第23頁/共28頁 (1)假定上述數(shù)據(jù)并沒有看錯(cuò)，則它們中不符合

11、數(shù)據(jù)記錄要求的是 段，正確的記錄應(yīng)是19.20 cm. (2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，當(dāng)紙帶打B點(diǎn)時(shí)，重錘(設(shè)其質(zhì)量為mkg)重力勢(shì)能比開始下落位置的重力勢(shì)能減少了 J，動(dòng)能增加了 J，這表明數(shù)值上Ep Ek(填“大于”“小于”或“等于”)，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中有阻力，克服阻力做功要損失機(jī)械能.實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘下落過程中，機(jī)械能是守恒的。 OB19.201.88m1.84m大于 實(shí)驗(yàn)中有阻力，克服阻力做功要損失機(jī)械能第24頁/共28頁212mvmgh=初速度等于零初速度等于零 2mm 0.590m/s 0.174J 0.176J 第25頁/共28頁C 重力加速度重力加速度g 第26頁/共28頁8、某次“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用6V、50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條無漏點(diǎn)的紙帶，如圖4所示，O點(diǎn)為重錘下落的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)為A、B、C、D，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的長度已在圖上標(biāo)出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重錘質(zhì)量為1kg。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度vB= m/s，重錘的動(dòng)能EkB= J。從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢(shì)能減小量為 J。根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘從靜止開始到打出B點(diǎn)的過程中，得到的結(jié)論是 。1.1750.690.69機(jī)械能守恒第27頁/共28頁感謝您的觀看。第28頁/共28頁