人教高中物理必修二79驗證機械能守恒定律(共23張PPT)

1、7.9驗證驗證機械能守恒定律機械能守恒定律 第七章第七章 機械能守恒定律機械能守恒定律1、什么叫機械能守恒？、什么叫機械能守恒？2、機械能守恒的條件是什么？、機械能守恒的條件是什么？3、自由落體運動的物體，機械能守恒嗎？、自由落體運動的物體，機械能守恒嗎？ 質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體從的物體從O點自由下落，以地面為零點自由下落，以地面為零參考面，經(jīng)過參考面，經(jīng)過A、B兩點的速度分別為兩點的速度分別為VA和和VB，A、B兩點距地面的高度分別為兩點距地面的高度分別為hA、hB。4、如何推導(dǎo)機械能守恒的表達式？、如何推導(dǎo)機械能守恒的表達式？本實驗中的具體表達式本實驗中的具體表達式 BAABmghmghmv

2、mv222121本實驗借助本實驗借助自由落體運動自由落體運動2A2B2121mvmvmgh 要證明上式是否成立，需要要證明上式是否成立，需要測量哪些物理量？測量哪些物理量？如何測量這些物理量？如何測量這些物理量？v 在只有重力做功的自由落體運動中在只有重力做功的自由落體運動中,物體的物體的動能向勢能轉(zhuǎn)化但機械能守恒動能向勢能轉(zhuǎn)化但機械能守恒. 設(shè)物體設(shè)物體 的質(zhì)量為的質(zhì)量為m,從靜止開始下落從靜止開始下落,下落高度下落高度為為h時速度時速度 為為v,則應(yīng)有則應(yīng)有: mv2 = mgh , 或或v=2gh. 由此可知由此可知,只要測出下落高度只要測出下落高度h和相應(yīng)的和相應(yīng)的瞬時速度瞬時速度 v

3、,再利用當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仍倮卯?dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g的值的值,即可對即可對mv2和和mgh進行比較進行比較,若相等若相等,則機械則機械能得以驗證能得以驗證.很明顯很明顯,物體質(zhì)量物體質(zhì)量m的具體值不需的具體值不需測定測定.實驗器材：打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、實驗器材：打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、毫米刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、重物、毫米刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）、學(xué)生電源等學(xué)生電源等。夾子夾子打點計時器打點計時器紙帶紙帶重物重物？鐵架臺鐵架臺測量這些物理測量這些物理量，需要哪些量，需要哪些器材器材？問題問題1、選擇重物時，選輕一點的、選擇重物時，選輕一點的好還是重一點的好？為什么？好還是重一點的

4、好？為什么？ 我們要求重物作自由落體運動，我們要求重物作自由落體運動，而阻力是不可避免地存在的，為了而阻力是不可避免地存在的，為了減少阻力對實驗的影響，應(yīng)采用密減少阻力對實驗的影響，應(yīng)采用密度較大體積較小的重物。度較大體積較小的重物。問題問題2、安裝打點計時器時，應(yīng)注意什么問、安裝打點計時器時，應(yīng)注意什么問題？題？ 計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎計時器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，計時器要穩(wěn)定在鐵架臺上，并直方向，計時器要穩(wěn)定在鐵架臺上，并將計時器伸出桌外。將計時器伸出桌外。問題問題3、這樣做的目的是什么、這樣做的目的是什么? 減小紙帶與限位孔的摩擦帶來的實驗減小紙帶與限位孔的摩擦帶來的實驗

5、誤差；保證重物有足夠的下落空間，以便誤差；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，有利于進行在紙帶上能夠打出較多的點，有利于進行計算計算 問題問題4、實驗時，接通電源和釋放紙帶的、實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？順序怎樣？先通電源，再釋放紙帶先通電源，再釋放紙帶問題問題5、釋放紙帶時應(yīng)注意什么問題？、釋放紙帶時應(yīng)注意什么問題？ 釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點計時釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點計時器，以便能打出較多的點。拉穩(wěn)紙帶的器，以便能打出較多的點。拉穩(wěn)紙帶的上端，確保重物由靜止釋放。上端，確保重物由靜止釋放。4 4、選擇、選擇合適的合適的紙帶，處理數(shù)據(jù)。紙帶，處理數(shù)據(jù)。5 5

6、、整理器材，使器材復(fù)位。整理器材，使器材復(fù)位。3 3、更換紙帶，重復(fù)幾次。、更換紙帶，重復(fù)幾次。1 1、將打點計時器固定在鐵架臺上，把紙帶的、將打點計時器固定在鐵架臺上，把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點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。計時器的限位孔。 (豎直、穩(wěn)定）豎直、穩(wěn)定）2 2、用手提著紙帶使重物停靠在打點計時器附、用手提著紙帶使重物停靠在打點計時器附近。然后先接通電源，再松開紙帶，讓重物近。然后先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落。自由下落。本實驗要不要測量物體的質(zhì)量？本實驗要不要測量物體的質(zhì)量？mgh =mv 21 12 2gh =v 21 12

7、 2無需測量物體的質(zhì)量無需測量物體的質(zhì)量如果實驗要求計算勢能和動能的如果實驗要求計算勢能和動能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。的質(zhì)量。紙帶上的第一個點為計時起點紙帶上的第一個點為計時起點0 0 （起始點的速度應(yīng)起始點的速度應(yīng)該為零，即打點計時器在紙帶上打下第一個點時紙該為零，即打點計時器在紙帶上打下第一個點時紙帶剛開始下落帶剛開始下落）。）。gh =v 21 12 212x = = gt2 = = 9.80.022m 210-3m = = 2 mm12h起始點起始點對于實際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個點對于實際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個點就是紙帶

8、剛開始下落時打下的呢？就是紙帶剛開始下落時打下的呢？紙帶上的頭兩個點間的距離應(yīng)接近紙帶上的頭兩個點間的距離應(yīng)接近2mm。注意事項注意事項 挑選紙帶挑選紙帶:選用第選用第1、2兩點間距接近兩點間距接近2mm的紙帶進行研究的紙帶進行研究.從原理上看從原理上看,打第一個打第一個點時速度為點時速度為0,那么第那么第1、2兩點間距為兩點間距為ygt2 9.8 0.0220.002m2mm.這意味這意味著選用打第著選用打第1個點的瞬時開始下落的紙帶個點的瞬時開始下落的紙帶. hxtt2mm可以回避起始點嗎（可以回避起始點嗎（即處理紙帶時可以不用到起即處理紙帶時可以不用到起始點嗎始點嗎）? ?我們可以選取我

9、們可以選取A、B兩點，比較它們的機械兩點，比較它們的機械能能EA和和EB。若以點。若以點B為為0 勢能點，則有：勢能點，則有：EKAmghEKBhAB如何測量物體的瞬時速度如何測量物體的瞬時速度? ?x = = vA(2t) + + a(2t)212vAC = = = vA + + atx2tvB = = vA + + atvB = = vACv0tvAt 2tvBvC做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度，等做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度，等于相鄰兩點間的平均速度。于相鄰兩點間的平均速度。速度能不能用速度能不能用 v = = 2gh 或或 v = = gt 計算？計算？這種方法認為加速度為這

10、種方法認為加速度為g ，由于各種摩擦阻力，由于各種摩擦阻力不可避免，所以實際加速度必將小于不可避免，所以實際加速度必將小于g，這樣，這樣將得到機械能增加的結(jié)論，有阻力作用機械能將得到機械能增加的結(jié)論，有阻力作用機械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。這種方法是根據(jù)機械能守恒定律得這種方法是根據(jù)機械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗證機械到的，而我們的目的就是驗證機械能守恒定律，所以不能用。能守恒定律，所以不能用。4 4、實驗用的紙帶一般小于實驗用的紙帶一般小于1m ，從起始點開始，從起始點開始大約能打出大約能打出20 個點左右。末位置的點可選擇倒個點左右。末

11、位置的點可選擇倒數(shù)第一個點或倒數(shù)第二個點，從這一個點向前數(shù)第一個點或倒數(shù)第二個點，從這一個點向前數(shù)數(shù)46 個點當(dāng)初位置的點，可以減小這兩個點個點當(dāng)初位置的點，可以減小這兩個點的瞬時速度以及兩點之間距離（高度的瞬時速度以及兩點之間距離（高度h）測量的）測量的誤差。誤差。1 1、安裝打點計時器時，必須使兩紙帶限位孔在安裝打點計時器時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力同一豎直線上，以減小摩擦阻力。2 2、應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。體

12、積，可使空氣阻力減小。3 3、選用紙帶時應(yīng)盡量挑選第一、二點間距接選用紙帶時應(yīng)盡量挑選第一、二點間距接近近2mm的點跡清晰且各點呈一條直線的紙帶的點跡清晰且各點呈一條直線的紙帶。1 1、偶然誤差：偶然誤差：測量長度時會帶來誤差測量長度時會帶來誤差2 2、系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差：實驗中重物和紙帶下落過程中要克服阻力實驗中重物和紙帶下落過程中要克服阻力（主要是打點計時器的阻力）做功，故動（主要是打點計時器的阻力）做功，故動能的增加量能的增加量EK 必定稍小于勢能的減少必定稍小于勢能的減少量量EP 。為了減小這種誤差為了減小這種誤差:盡量減小紙帶與限位盡量減小紙帶與限位孔之間的摩擦孔之間的摩擦, 重物選用質(zhì)量較大而體積重物選用質(zhì)量較大而體積小的物體小的物體.圖201234s1s2s3h1h2h3h4測量點測量點n123456高度高度hn /m速度速度vn /m/s勢能勢能EP /J動能動能EK /J可不可以可不可以用圖象處用圖象處理數(shù)據(jù)理數(shù)據(jù)?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？過原點？練習(xí)：某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖4所示，O點為重錘下落的起點，選取的計