8.5 實(shí)驗(yàn)：機(jī)械能守恒定律-2021-2022學(xué)年高一物理期末重難復(fù)習(xí)課件（人教版2019必修第二冊(cè)）

1、8.5 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第八章 機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)及任務(wù)1.理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，明確實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量；2.知道如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；3.會(huì)選取合適的測(cè)量點(diǎn)，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶測(cè)定物體下落的距離，知道物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的測(cè)量方法；4.能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論，能定性地分析產(chǎn)生誤差的原因。機(jī)械能守恒定律內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以互 相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。 如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律呢？選擇一個(gè)符合要求的系統(tǒng)和過(guò)程，看是否滿足機(jī)械能守恒的表達(dá)式定律的表達(dá)形式：（1）物體初狀態(tài)的總機(jī)械能等于末狀態(tài)的總機(jī)械能。（能量守恒觀點(diǎn)）注意選取零勢(shì)能面（

2、2）物體減少的勢(shì)能等于增加的動(dòng)能（能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)）無(wú)需選取零勢(shì)能面什么樣的系統(tǒng)和過(guò)程滿足只有重力或彈力做功呢？物體做自由落體運(yùn)動(dòng)例如：物體沿光滑斜面下滑細(xì)線懸掛的小球擺動(dòng). 這樣的過(guò)程很多，可以任選一個(gè)過(guò)程，今天我們選取自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律研究過(guò)程：OA實(shí)驗(yàn)思路驗(yàn)證：？要驗(yàn)證上式，需要知道哪些物理量？物體OA下落的高度- h物體在O和A點(diǎn)的速度-v需要測(cè)出重物的質(zhì)量嗎？不需要測(cè)出重物的質(zhì)量如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得這些物理量？實(shí)驗(yàn)器材：重物、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、交流電源、鐵架臺(tái)、夾子、毫米刻度尺物體OA下落的高度h-毫米刻度尺測(cè)量物體下落時(shí)的瞬時(shí)速度方法：在紙帶上任取幾個(gè)連續(xù)的點(diǎn)（或間隔點(diǎn)數(shù)相

3、同的點(diǎn)）A、B、 C.根據(jù)學(xué)過(guò)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：實(shí)驗(yàn)步驟1.按圖安裝好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電源用交流電。將紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器，下端與重物相連。接通電源前，用手提升紙帶至重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處。2.先接通電源，待計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放紙帶，讓重物自由下落。關(guān)閉電源，取下紙帶備用。3.重復(fù)步驟，打出幾條紙帶。4.整理器材。如何選取紙帶進(jìn)行驗(yàn)證取點(diǎn)跡清晰，且前兩，點(diǎn)之間的距離接近2m的紙帶進(jìn)行測(cè)量。重物下落時(shí)，選兩點(diǎn)O、B若我們找不到這樣一條紙帶？處理紙帶時(shí)可以不用到起始點(diǎn)嗎?我們可以選取A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能EA和EB。若以點(diǎn)B為0 勢(shì)能點(diǎn)，則有：hAB0hv 212gh =v 212該圖象的斜率表示

4、什么？為什么圖象通過(guò)原點(diǎn)？處理數(shù)據(jù)驗(yàn)證：結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)，重物下落過(guò)程中，重物和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。特別注意：由于誤差的存在，即重物下落過(guò)程中要克服阻力做功，實(shí)驗(yàn)得到的動(dòng)能增加量必定稍小于重力勢(shì)能減少量。（系統(tǒng)誤差）注意事項(xiàng)1.選擇重物時(shí)，為減小空氣阻力影響，要選擇體積小、密度大的。2.安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，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。3.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通電源，再釋放紙帶4.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。5.本實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量重物的質(zhì)量。1. 利用如圖甲所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的_。A動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量 B速度變化量與勢(shì)能變化量 C速度變化量與高度變化量(2)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量Ep_，動(dòng)能變化量Ek_。【課堂訓(xùn)練】AmghB(5)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒，在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速