江蘇省海頭高級(jí)中學(xué)2012-2013學(xué)年高一下學(xué)期物理第七章第9節(jié)《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》課件

1、欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守第九節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律恒定律學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能掌握利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律守恒定律.2.知道實(shí)驗(yàn)的原理、方法和過程知道實(shí)驗(yàn)的原理、方法和過程.3.會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論及會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論及誤差分析誤差分析.重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)條件的控制及數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)條件的控制及數(shù)據(jù)處理.欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律新 知 初 探新 知 初

2、 探 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí) 一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理1.機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律(1)當(dāng)只有重力做功時(shí)，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能當(dāng)只有重力做功時(shí)，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變(2)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，只受重力作用，其做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，只受重力作用，其機(jī)械能是守恒的機(jī)械能是守恒的學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律2.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理圖圖791欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章

3、機(jī)械能守恒定律三、探究步驟三、探究步驟1.安裝置：安裝置：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上；用將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上；用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓交流電源相連接導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓交流電源相連接2.接電源，打紙帶：接電源，打紙帶：把紙帶的一端在重物上用把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔夾子固定好，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，用手提著紙帶使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自由下落重復(fù)幾次，打下由下落重復(fù)幾次，打下35條紙帶條紙帶欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒

4、定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律要 點(diǎn) 探 究要 點(diǎn) 探 究 講 練 互 動(dòng)講 練 互 動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律 (2012金陵中學(xué)高一檢測(cè)金陵中學(xué)高一檢測(cè))某同學(xué)做驗(yàn)證某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分剩下的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測(cè)出標(biāo)在圖一段紙

5、帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測(cè)出標(biāo)在圖793中，單位是中，單位是cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz，重力加速度，重力加速度g取取9.8 m/s2.圖圖793 例例1欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(1)重物在重物在2點(diǎn)的速度點(diǎn)的速度v2_，在，在5點(diǎn)的速點(diǎn)的速度度v5_，此過程中動(dòng)能增加量，此過程中動(dòng)能增加量Ek_，重力勢(shì)能減少量，重力勢(shì)能減少量Ep_(2)比較得比較得Ek_Ep(填填“大于大于”、“等等于于”或或“小于小于”)，原因是，原因是_由由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論_欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(3

6、)根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖象正確的是根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷下列圖象正確的是(其中其中Ek表示表示物體動(dòng)能的變化物體動(dòng)能的變化,h表示物體下落的高度表示物體下落的高度)()圖圖794欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】求某一點(diǎn)的速度時(shí)應(yīng)根據(jù)中間求某一點(diǎn)的速度時(shí)應(yīng)根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程的平均速度；因?yàn)闀r(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程的平均速度；因?yàn)榇嬖诳諝庾枇图垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻存在空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻力，物體在下落過程中減少的重力勢(shì)能并不等力，物體在下落過程中減少的重力勢(shì)能并不等于增加的動(dòng)能于增加的動(dòng)能學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能

7、守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(2)顯然顯然EkEp，原因是實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻，原因是實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻力做功由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允力做功由以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒(3)物體機(jī)械能守恒物體機(jī)械能守恒,應(yīng)有物體減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)應(yīng)有物體減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為增加的動(dòng)能化為增加的動(dòng)能,即即Ekmgh，可見物體增加，可見物體增加的動(dòng)能與下落的距離成正比的動(dòng)能與下落的距離成正比,選項(xiàng)選項(xiàng)C正確正確學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律【答案答案】(1)1.50

8、 m/s2.075 m/s1.03m J1.06m J (2)小于實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻力做功在誤差小于實(shí)驗(yàn)中重錘要克服阻力做功在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒(3)C欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律誤差分析與注意事項(xiàng)誤差分析與注意事項(xiàng)1.誤差分析誤差分析(1)偶然誤差：測(cè)量相關(guān)長(zhǎng)度時(shí)帶來的，減小的偶然誤差：測(cè)量相關(guān)長(zhǎng)度時(shí)帶來的，減小的方法是多測(cè)幾次取平均值方法是多測(cè)幾次取平均值(2)系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)過程中要克服阻力系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)過程中要克服阻力(主要是打主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力)做功，故動(dòng)能的增加量做功，故動(dòng)能的增加量Ek必必定稍小于勢(shì)能的

9、減少量定稍小于勢(shì)能的減少量Ep.再者，交流電的頻再者，交流電的頻學(xué)學(xué).科科.網(wǎng)網(wǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律率率f不是不是50 Hz也會(huì)帶來系統(tǒng)誤差若也會(huì)帶來系統(tǒng)誤差若f50 Hz，由于速度值仍按頻率為由于速度值仍按頻率為50 Hz計(jì)算，頻率的計(jì)算計(jì)算，頻率的計(jì)算值比實(shí)際值偏小，周期值偏大，算得的速度值值比實(shí)際值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，動(dòng)能值也就偏小，使偏小，動(dòng)能值也就偏小，使EkEp的誤差進(jìn)一的誤差進(jìn)一步加大；根據(jù)同樣的道理，若步加大；根據(jù)同樣的道理，若f50 Hz，則可，則可能出現(xiàn)能出現(xiàn)EkEp的結(jié)果的結(jié)果欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)

10、械能守恒定律2.注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力線嚴(yán)格豎直，以減小摩擦阻力(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，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小積，可使空氣阻力減小欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律 在用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律在用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中：的實(shí)驗(yàn)中：(1)從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的

11、，其編號(hào)為從下列器材中選出實(shí)驗(yàn)所必需的，其編號(hào)為_A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶包括紙帶)B重錘重錘C天平天平D毫米刻度尺毫米刻度尺E秒表秒表F運(yùn)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)小車?yán)?欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為_；開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)；開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)先先_，然后，然后_(3)計(jì)數(shù)時(shí)對(duì)所選用的紙帶要求是計(jì)數(shù)時(shí)對(duì)所選用的紙帶要求是_(4)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是_；使重錘獲得的動(dòng)；使重錘獲得的動(dòng)能往往能往往_，為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇

12、_欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律【精講精析精講精析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知選用的器材根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知選用的器材為為A、B、D.(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求底板要豎直，打打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求底板要豎直，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固定實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固定實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶通電源，再釋放紙帶(3)計(jì)數(shù)時(shí)對(duì)所選用的紙帶要求是點(diǎn)跡清晰，最計(jì)數(shù)時(shí)對(duì)所選用的紙帶要求是點(diǎn)跡清晰，最初兩點(diǎn)間距離接近初兩點(diǎn)間距離接近2 mm.欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(4)實(shí)驗(yàn)中紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力是產(chǎn)生系實(shí)驗(yàn)中紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力是產(chǎn)生

13、系統(tǒng)誤差的主要原因由于阻力的作用使重錘獲統(tǒng)誤差的主要原因由于阻力的作用使重錘獲得的動(dòng)能往往小于它所減少的重力勢(shì)能為減得的動(dòng)能往往小于它所減少的重力勢(shì)能為減小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇質(zhì)量大，小誤差，懸掛在紙帶下的重錘應(yīng)選擇質(zhì)量大，密度大的密度大的欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律【答案答案】(1)ABD(2)底板要豎直，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固底板要豎直，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近底板安裝并固定接通電源釋放紙帶定接通電源釋放紙帶(3)點(diǎn)跡清晰，最初兩點(diǎn)間距離接近點(diǎn)跡清晰，最初兩點(diǎn)間距離接近2 mm(4)紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力小于它所減少紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力小于它所減少的重

14、力勢(shì)能質(zhì)量大、密度大的重錘的重力勢(shì)能質(zhì)量大、密度大的重錘欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖795所示：所示：圖圖795例例3欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律(1)實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于1 m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度為用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度為l9.30 mm;由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心

15、之間的距離s_ cm；將滑塊移至光電門將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不左側(cè)某處，待砝碼靜止不動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門過光電門2；欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律從數(shù)字計(jì)時(shí)器從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出圖中未畫出)上分別讀出擋光上分別讀出擋光條通過光電門條通過光電門1和光電門和光電門2所用的時(shí)間所用的時(shí)間t1和和t2；用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.(2)用表示直接測(cè)量量的字母寫出下列所示物理用表示直接測(cè)量量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式量的表達(dá)式滑塊通過光電門滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時(shí)瞬時(shí)速度分別時(shí)瞬時(shí)速度分別為為v1_和和v2_；欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律當(dāng)滑塊通過光電門當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門和光電門2時(shí)，系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)(包括滑包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動(dòng)能分別為的總動(dòng)能分別為Ek1_和和Ek2_；在滑塊從光電門在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中的過程中,系統(tǒng)系統(tǒng)勢(shì)