高中物理人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律完美版ppt课件

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新人教版物理必修第二册
8.5实验：验证机械能守恒定律
新课引入新知讲解课堂小结典例探究
目录
CONTENTS
思考：机械能守恒的条件是什么？它有哪些表达形式？
1.条件：仅有重力或弹力做功。
2.表达式：
（1）守恒的角度：E1=E2
（2）转化的角度： △Ek增= △ EP减
（3）转移的角度： △EA增=△ EB减
新课引入
一、实验思路
或
需要选取零势面
不需要选取零势面
思考：我们熟知的运动中，哪些运动满足仅有重力做功？
新知讲解
一、实验思路
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例 1 研究自由下落物体的机械能
实验器材：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。
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例 1 研究自由下落物体的机械能
本实验需要测量物体的质量？
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。
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例 1 研究自由下落物体的机械能
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）。
起始点
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。
x = gt2 = ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例 1 研究自由下落物体的机械能
思考与讨论：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：
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例 1 研究自由下落物体的机械能
怎样测定第n个点的瞬时速度？
测出第n个点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1
由公式 ，或由 算出
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例 1 研究自由下落物体的机械能
第1种方法是根据机械能守恒定律得到的，而我们的目的就是验证机械能守恒定律，所以不能用。第2种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际加速度必将小于g，这样将得到机械能增加的结论，有阻力作用机械能应该是减少的，故这种方法也不能用。
问题：计算物体的速度，可有三种方法，哪种方法不合适？为什么？
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例 1 研究自由下落物体的机械能
该图象的斜率表示什么？
为什么图象通过原点？
图像法处理数据
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例2 研究沿斜面下滑物体的机械能
利用气垫导轨和数字计时器记录物体沿光滑斜面下滑的运动过程。 气垫导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，使得滑块与导轨之间 有一层薄薄的空气层，两者不会直接接触。这样，滑块运动时受到的阻力很小，实验 的精确度能大大提高。
实验中，测量滑块和挡光片的质量，用光电门 测量滑块的瞬时速度。测量滑块下降的高度 Δh 和初、末速度 v1、v2，就可以验证机 械能是否守恒。
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例2 研究沿斜面下滑物体的机械能
新知讲解
二、实验方案及测量的物理量
参考案例3 研究平抛运动物体的机械能
比例1:1 频闪时间间隔T
新知讲解
验证机械能守恒定律
实验方法
速度测量
注意事项
中间时刻的瞬时速度与这段时间上的平均速度的数值相等
实验的结果受阻力影响重物的质量不必测量多做几次反复验证
课堂小结
例1.在利用重锤自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为0.50kg，打出如图所示纸带．则(1)纸带的______端与重物相连；(填“左”或“右”)(2)从起点OO到打下计数点B的过程中重力势能减少量是ΔEp=______J，此过程中物体动能的增加量ΔEk=______J.(计算结果均保留三位有效数字)
左
0.245
0.240
重力势能减小与动能增加为什么不一样？
典例探究
例2．某同学用如图甲所示装置“验证机械能守恒定律”时，所用交流电源的周期为T，得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，重物的质量为m，已知重力加速度为g。（1）下列做法正确的有________A．必须要称出重物和夹子的质量B．图中两限位孔必须在同一竖直线上C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器D．实验时，先释放纸带，再接通打点计时器的电源
B
典例探究
（2）选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是________，重物增加的动能是______________。（用上面所测物理量和已知量的符号表示）
答案：mg(s0 + s1)
典例探究
（3）根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以v2/2为纵坐标、s为横坐标画出的图像应是下列选项中的________。
C
典例探究
例3．某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将小钢球从光滑轨道上的不同高度h处由静止释放，钢球的落点与轨道末端的水平距离为x。（1）用H、x及重力加速度g表示，小球离开轨道时的速度大小v=___________；（2）若x2与h的关系应满足x2=___________（用H、h等表示），便可验证机械能守恒定律。
典例探究
例4．验证机械能守恒定律的实验的装置如图所示，小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定，将轻绳拉至水平后由静止释放，在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt，且小圆柱的直径为d，重力加速度为g，则：（1）小圆柱通过光电门的速度v=______；（2）测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl=______成立，说明小圆柱下摆过程中机械能守恒；（3）若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则要验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是______（用文字和字母表示），若等式F=______成立，则可验证小圆柱在最低点的向心力公式。
典例探究
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课程结束