人教版物理必修2教學(xué)課件-7.9 實(shí)驗(yàn)-驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (共19張PPT).

1、第七章 機(jī)械能守恒定律第九節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律人教版必修人教版必修2實(shí)驗(yàn)原理在自由落體運(yùn)動(dòng)中，若物體下在自由落體運(yùn)動(dòng)中，若物體下落高度落高度h 時(shí)的速度為時(shí)的速度為v , ,則則hvmgh =mv 21 12 2實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、重物、刻實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、重物、刻度尺、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。度尺、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。夾子夾子打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶紙帶重物重物？鐵架臺(tái)鐵架臺(tái)實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用是什么打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用是什么? 重物選取的原則是什么重物選取的原則是什么?為什么為什么? 密度比較大，質(zhì)量相對(duì)比較大，可以減小因?yàn)榭諝饷芏?/p>

2、比較大，質(zhì)量相對(duì)比較大，可以減小因?yàn)榭諝庾枇?lái)的誤差阻力帶來(lái)的誤差 實(shí)驗(yàn)中還有哪些應(yīng)該注意的地方實(shí)驗(yàn)中還有哪些應(yīng)該注意的地方? 計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上，計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定在鐵架臺(tái)上，計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，鐵架臺(tái)放在桌邊，計(jì)時(shí)器距地孔調(diào)整在豎直方向，鐵架臺(tái)放在桌邊，計(jì)時(shí)器距地面的距離大約是面的距離大約是1 m這樣做的目的是什么這樣做的目的是什么? 計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔在豎直方向上的目的是減計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔在豎直方向上的目的是減小摩擦以減小實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生，鐵架臺(tái)放在桌邊有小摩擦以減小實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生，鐵架臺(tái)放在桌邊有利于重物下落到地面上，計(jì)時(shí)器距地面的距離較大

3、利于重物下落到地面上，計(jì)時(shí)器距地面的距離較大的目的是能夠有充足的時(shí)間使重物下落，以便在紙的目的是能夠有充足的時(shí)間使重物下落，以便在紙帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算帶上能夠打出較多的點(diǎn)，有利于進(jìn)行計(jì)算1把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將學(xué)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好2把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎直提起紙帶，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近使重錘停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近3接通電源，待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，接通電源，待計(jì)時(shí)器

4、打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開(kāi)紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該在紙帶上打出讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該在紙帶上打出一系列的點(diǎn)一系列的點(diǎn) 4重復(fù)上一步的過(guò)程，打三到五條紙帶重復(fù)上一步的過(guò)程，打三到五條紙帶 5選擇一條點(diǎn)跡清晰且第選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各點(diǎn)依次為，以后各點(diǎn)依次為1、2、3用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高度用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高度h1h2h3，記人表格中記人表格中實(shí)驗(yàn)步驟6用公式用公式vn=hn+1+hn-1/2t，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、 v2、v3并記錄在表格中并記錄在表格中7計(jì)算各點(diǎn)的

5、重力勢(shì)能的減少量計(jì)算各點(diǎn)的重力勢(shì)能的減少量mgh。和動(dòng)能的增加。和動(dòng)能的增加量，并進(jìn)行比較看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi)量，并進(jìn)行比較看是否相等，將數(shù)值填人表格內(nèi) 測(cè)量點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)n123456高度高度hn /m速度速度vn /m/s勢(shì)能勢(shì)能EP /J動(dòng)能動(dòng)能EK /J本實(shí)驗(yàn)要不要測(cè)量物體的質(zhì)量？本實(shí)驗(yàn)要不要測(cè)量物體的質(zhì)量？mgh =mv 21 12 2gh =v 212無(wú)需測(cè)量物體的質(zhì)量無(wú)需測(cè)量物體的質(zhì)量如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢(shì)能和動(dòng)能的具體如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢(shì)能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。問(wèn)題1紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)0 0 （

6、起始點(diǎn)的速度應(yīng)起始點(diǎn)的速度應(yīng)該為零，即打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙?jiān)摓榱?，即打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶剛開(kāi)始下落帶剛開(kāi)始下落）。）。gh =v 21 12 212x = = gt2 = = 9.80.022m 210-3m = = 2 mm12h起始點(diǎn)起始點(diǎn)對(duì)于實(shí)際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)對(duì)于實(shí)際獲得的紙帶，如何判定紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)就是紙帶剛開(kāi)始下落時(shí)打下的呢？就是紙帶剛開(kāi)始下落時(shí)打下的呢？紙帶上的頭兩個(gè)點(diǎn)間的距離應(yīng)接近紙帶上的頭兩個(gè)點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm。問(wèn)題1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）? ?

7、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。若以點(diǎn)。若以點(diǎn)B為為0 勢(shì)能點(diǎn)，則有：勢(shì)能點(diǎn)，則有：EKAmghEKBhAB思考如何測(cè)量物體的瞬時(shí)速度如何測(cè)量物體的瞬時(shí)速度? ?x = = vA(2t) + + a(2t)212vAC = = = vA + + atx2tvB = = vA + + atvB = = vACv0tvAt 2tvBvC做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。問(wèn)題3速度能不能用速度能不能用 v = = 2gh 或或 v = = gt 計(jì)算？計(jì)算

8、？這種方法認(rèn)為加速度為這種方法認(rèn)為加速度為g ，由于各種摩擦阻力不，由于各種摩擦阻力不可避免，所以實(shí)際加速度必將小于可避免，所以實(shí)際加速度必將小于g，這樣將得，這樣將得到機(jī)械能增加的結(jié)論，有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是到機(jī)械能增加的結(jié)論，有阻力作用機(jī)械能應(yīng)該是減少的，故這種方法也不能用。減少的，故這種方法也不能用。這種方法是根據(jù)機(jī)械能守恒定律得這種方法是根據(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。能守恒定律，所以不能用。思考4 4、實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般小于實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般小于1m ，從起始點(diǎn)開(kāi)始，從起始點(diǎn)開(kāi)始大約能打出大約能打出20 個(gè)點(diǎn)左右。末

9、位置的點(diǎn)可選擇倒個(gè)點(diǎn)左右。末位置的點(diǎn)可選擇倒數(shù)第一個(gè)點(diǎn)或倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn)，從這一個(gè)點(diǎn)向前數(shù)第一個(gè)點(diǎn)或倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn)，從這一個(gè)點(diǎn)向前數(shù)數(shù)46 個(gè)點(diǎn)當(dāng)初位置的點(diǎn)，可以減小這兩個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn)當(dāng)初位置的點(diǎn)，可以減小這兩個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度以及兩點(diǎn)之間距離（高度的瞬時(shí)速度以及兩點(diǎn)之間距離（高度h）測(cè)量的）測(cè)量的誤差。誤差。1 1、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩紙帶限位孔在安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，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(duì)減小，增大密度可以減小可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以

10、減小體積，可使空氣阻力減小。體積，可使空氣阻力減小。3 3、選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)間距接近選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑選第一、二點(diǎn)間距接近2mm的點(diǎn)跡清晰且各點(diǎn)呈一條直線的紙帶。的點(diǎn)跡清晰且各點(diǎn)呈一條直線的紙帶。注意事項(xiàng)1 1、偶然誤差：、偶然誤差：測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)會(huì)帶來(lái)誤差測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)會(huì)帶來(lái)誤差2 2、系統(tǒng)誤差：、系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力（主實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力（主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功，故動(dòng)能的增加要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力）做功，故動(dòng)能的增加量量EK 必定稍小于勢(shì)能的減少量必定稍小于勢(shì)能的減少量EP 。誤差分析測(cè)量點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)n123456高度高度hn /m速度速度

11、vn /m/s勢(shì)能勢(shì)能EP /J動(dòng)能動(dòng)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)?數(shù)據(jù)記錄0hv 21 12 2gh =v 21 12 2該圖象的該圖象的斜率表示斜率表示什么？什么？為什么為什么圖象通圖象通過(guò)原點(diǎn)？過(guò)原點(diǎn)？圖像法處理數(shù)據(jù)1 1、在用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)中，、在用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)中，(1)(1)若用公式若用公式v=gtv=gt計(jì)算瞬時(shí)速度進(jìn)行驗(yàn)證，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所計(jì)算瞬時(shí)速度進(jìn)行驗(yàn)證，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流的頻率為接交流的頻率為50Hz50Hz，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶，應(yīng)選，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶，應(yīng)選_紙帶為好（圖）紙帶為好（圖）(2)(2)若通過(guò)

12、測(cè)量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來(lái)計(jì)算瞬時(shí)速度進(jìn)行若通過(guò)測(cè)量紙帶上某兩點(diǎn)間距離來(lái)計(jì)算瞬時(shí)速度進(jìn)行驗(yàn)證的話，設(shè)已測(cè)得點(diǎn)驗(yàn)證的話，設(shè)已測(cè)得點(diǎn)2 2到到4 4點(diǎn)之間距離為點(diǎn)之間距離為s s1 1，點(diǎn)，點(diǎn)0 0到點(diǎn)到點(diǎn)3 3之之間距離為間距離為s s2 2，打點(diǎn)周期為，打點(diǎn)周期為T T，為驗(yàn)證自重物開(kāi)始下落到打，為驗(yàn)證自重物開(kāi)始下落到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)3 3這段時(shí)間內(nèi)機(jī)械能守恒，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿這段時(shí)間內(nèi)機(jī)械能守恒，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足足s s1 1、s s2 2、T T之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為_(kāi)(3)(3)重物選取的原則應(yīng)是重物選取的原則應(yīng)是_甲甲s2=s12/(8gT2)重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力課

13、堂練習(xí)課堂練習(xí)2 2、為了驗(yàn)證物體在自由下落過(guò)程中機(jī)械能是守恒的，、為了驗(yàn)證物體在自由下落過(guò)程中機(jī)械能是守恒的，將將m=0.5kgm=0.5kg的重物系上一紙帶，并將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)的重物系上一紙帶，并將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，當(dāng)重物自由下落時(shí)，得到如圖所示的記錄紙帶，已器，當(dāng)重物自由下落時(shí)，得到如圖所示的記錄紙帶，已知打點(diǎn)周期知打點(diǎn)周期T=0.02sT=0.02s（設(shè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋ㄔO(shè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.9m/sg=9.9m/s2）計(jì)算打計(jì)算打A A、B B兩點(diǎn)時(shí)重物下落的速率兩點(diǎn)時(shí)重物下落的速率vA=_=_， vB =_=_以以A A、B B兩點(diǎn)為例，驗(yàn)證機(jī)械能是否守兩點(diǎn)為例，驗(yàn)證機(jī)械能

14、是否守恒恒? ?Ek=_=_，mgh=_mgh=_結(jié)結(jié)論論_1.5m/s2.1m/s0.54J0.53J在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒在誤差允許范圍內(nèi)機(jī)械能守恒3 3、斜面長(zhǎng)、斜面長(zhǎng)100cm100cm，高，高60cm60cm，某同學(xué)以質(zhì)量為，某同學(xué)以質(zhì)量為400g400g的小的小車沿斜面下滑來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，他從記錄小車車沿斜面下滑來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，他從記錄小車運(yùn)動(dòng)的打點(diǎn)紙帶上選取了運(yùn)動(dòng)的打點(diǎn)紙帶上選取了A A、B B、C C、D D四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知每相鄰兩點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為知每相鄰兩點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為0.1s0.1s，A A與與B B、B B與與C C、C C與與D

15、D之間的距離分別為之間的距離分別為10cm10cm、15cm15cm、20cm20cm，則小車由，則小車由紙帶上對(duì)應(yīng)打紙帶上對(duì)應(yīng)打B B點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)到打點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)到打C C點(diǎn)時(shí)，小車動(dòng)能增加了點(diǎn)時(shí)，小車動(dòng)能增加了_J J，重力勢(shì)能減小了，重力勢(shì)能減小了_J J實(shí)際上此過(guò)程機(jī)械實(shí)際上此過(guò)程機(jī)械能并不守恒是由于能并不守恒是由于_，若減小，若減小斜面傾角，將使本實(shí)驗(yàn)的誤差斜面傾角，將使本實(shí)驗(yàn)的誤差_（填（填“增大增大”、“減小減小”、“不變不變”）增大增大 0.30.35摩擦力對(duì)小車做了功摩擦力對(duì)小車做了功4 4、在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，將重物自由下落，紙帶、在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，將重物自由下落，紙帶記錄如圖所示（計(jì)算結(jié)果取記錄如圖所示（計(jì)算結(jié)果取2 2位有效數(shù)字）位有效數(shù)字）T=0.02sT=0.02s圖中紙帶左端為與重物相連端，圖中紙帶左端為與重物相連端，0 0點(diǎn)為重物靜止時(shí)所記點(diǎn)為重物靜止時(shí)所記錄的點(diǎn)，錄的點(diǎn)，ABCABC三個(gè)記數(shù)點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)之點(diǎn)，則重物下三個(gè)記數(shù)點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)之點(diǎn)，則重物下落落hBhB距離時(shí)，其速度距離時(shí)，其速度V VB B可用計(jì)算