5-6實驗驗證機械能守恒定律課件新人教版

第六單元實驗驗證機械能守恒定律解讀實驗的核心及要點1．實驗?zāi)康尿炞C機械能守恒定律2．實驗原理機械能守恒的條件是：只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變．在這個實驗中，我們利用的是特殊情況(只受重力的自由落體運動)來驗證機械能守恒．3．實驗器材鐵架臺(含鐵夾)，打點計時器、重錘(帶紙帶夾)、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線，毫米刻度尺，學(xué)生電源．4．實驗步驟(1)將檢查調(diào)整好的打點計時器豎直架穩(wěn)在鐵架臺上，接好電路．(2)將紙帶用夾子固定在重物上，并讓紙帶穿過打點計時器．先用手提住，使重物在靠近打點計時器附近靜止．上圖所示．(3)接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落．(4)取下紙帶，換上新紙帶．重復(fù)做幾次．(5)選取1、2兩點間距接近2mm并且點跡清晰的紙帶．(6)在挑選的紙帶上，記下第一點的位置0，并在紙帶上依次選取幾個點1、2、3…根據(jù)時間t內(nèi)的平均速度等于該段時間中點t/2時刻的瞬時速度，測出點1到點3之間的距離除以2×0.02s(紙帶上任意兩個相鄰的點之間所表示的時間都是0.02s)．計算出平均速度就是2處的瞬時速度．用這種辦法計算出物體在打下點1、2、3…時的瞬時速度v1、v2、v3…(7)用刻度尺測量紙帶上從0到1、2、3…之間的距離h1、h2、h3…，這些距離就是在打下1、2、3…時物體下降的高度．(8)把得到的數(shù)據(jù)填入下面的表格里，并計算各個對應(yīng)的mv和mgh，看是否相等，從而得出結(jié)論.一、引起誤差的主要因素(1)實驗時，打點計時器應(yīng)豎直地架穩(wěn)，以便減小重物帶著紙帶下落時所受的阻力．(2)釋放紙帶的方法：讓紙帶夾緊處靠近打點計時器，先接通電源，再放紙帶．能使打出的第一個點清晰．(3)重錘質(zhì)量大一些，體積小些，使摩擦阻力的相對誤差減?。纠?】用(如實驗原理圖)所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．在下面所列舉的該實驗的幾個操作步驟中，你認為沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E是________(填字母代號)．A．按照圖示的裝置安裝器件B．將電火花計時器接到學(xué)生電源的直流輸出端上C．先放手讓紙帶和重物下落，再接通電源開關(guān)D．在打出的紙帶上，依據(jù)打點的先后順序選取連續(xù)的A、B、C、D四個合適的點，通過測量計算得出B、C兩點的速度vB、vC，并測出B、C兩點的距離為h

【答案】BC二、瞬時速度的處理思想與方法1．瞬時速度的求解方法做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度，等于該點前后相鄰兩點間的平均速度．2．深刻理解速度計算方法的選取其中第①種方法，實際上已經(jīng)默許了運動是自由落體運動．你既然已經(jīng)默許只有重力了，就承認了機械能守恒，那還驗證什么，顯然不是本實驗的目的．該方法不能用在該實驗中，這一點也是一個易錯點．第②種方法也是首先承認這是一個自由落體運動．由于各種摩擦阻力不可避免，所以實際下落加速度必將小于g，而下落高度是直接測量的，這樣將得到動能的變化量大于重力勢能的變化量的錯誤結(jié)論．有阻力作用的情況下，動能的變化量應(yīng)小于重力勢能的變化量，這也是學(xué)生實驗中的易錯點，因此這種方法處理實驗也是錯誤的．三、幾個問題的處理1．質(zhì)量的處理本實驗不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，因此不需要用天平測出重物的質(zhì)量m.有些教科書或教輔材料上涉及到“重物的質(zhì)量用天平測出”，這并不意味著必需測質(zhì)量．有了質(zhì)量的具體數(shù)值，只是為了便于表述動能和勢能的具體數(shù)值．【例2】驗證機械能守恒定律的實驗采用重物自由下落的方法．【例3】在利用打點計時器和重錘做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，以下說法正確的是()A．應(yīng)選用質(zhì)量較大的重錘，使重錘和紙帶所受的重力遠大于它們所受的阻力B．重錘的質(zhì)量必須測出才能完成驗證實驗C．處理數(shù)據(jù)時必須挑選第一、二兩點間距離接近2mm的紙帶才能完成實驗D．處理數(shù)據(jù)時可以避開紙帶上初始的密集的幾點，選擇后面合適的兩點進行測算與驗證【解析】實驗的條件是只有重力做功，因此紙帶所受阻力相對重力而言越小，實驗的相對誤差越?。捎谑球炞C實驗，不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，因此不需要測出重物的質(zhì)量m；高度只要不是從第一個點算起，利用ΔEk＝Δmgh也可以驗證機械能守恒．【答案】AD【學(xué)法指導(dǎo)】從以上兩例可以看出，是否需要第1、2兩點間的距離接近2mm的紙帶，取決于題目的要求，如果題目要求高度從打第1個點量起的，這就要求必須選用第1、2兩點間的距離接近2mm的紙帶．如果驗證的是紙帶中的某一段中動能的變化量和重力勢能的變化量的關(guān)系，則不需第1、2兩點間的距離接近2mm的紙帶．一、新情境下的探究能力的培養(yǎng)【例1】如右圖所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之勻速轉(zhuǎn)動，使之替代打點計時器．當燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號，如圖所示，設(shè)毛筆接觸棒時不影響棒的運動．測得記號之間的距離依次為26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm.已知電動機銘牌上標有“1200r/min”的字樣，由此驗證機械能守恒定律．根據(jù)以上內(nèi)容可得：(1)毛筆畫出的相鄰兩條線的時間間隔T＝________s.(2)根據(jù)上圖所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫下記號3時，圓柱棒下落的速度v3＝________m/s；畫下記號6時，圓柱棒下落的速度v6＝________m/s；記號3、6之間棒的動能變化量為________J，重力勢能的變化量為________J，由此得出的結(jié)論是_________________________________________________.(g取9.8m/s2，且結(jié)果保留三位有效數(shù)字)【解析】

本題是變形的打點計時器，電動機勻速轉(zhuǎn)動一周在白紙上留下記號，這恰是另類“打點計時器”．其他問題的處理就是常規(guī)的機械能守恒的問題了，故只需求出電動機轉(zhuǎn)動的周期，即可把本題轉(zhuǎn)化為紙帶數(shù)據(jù)的處理問題．由勻變速直線運動平均速度與時間中點的瞬時速度相等可求出瞬時速度．【答案】(1)0.05(2)1.242.682.822.88在誤差允許范圍內(nèi)，圓柱棒的機械能守恒二、雙物體為背景的機械能守恒的考查利用雙物體為背景進行機械能守恒考查，是近些年在機械能守恒方面考查的一個新動向，請考生們注意這一考查動向，熟練掌握常見的雙物體機械能守恒的一些情景，是應(yīng)對這一考查的有效途徑．【例2】如圖所示，兩個質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1＞m2，現(xiàn)要利用此裝置驗證機械能守恒定律．(1)若選定物塊A從靜止開始下落的過程進行測量，則需要測量的物理量有________(在橫線上填入選項前的編號)①物塊的質(zhì)量m1、m2；②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時間；④繩子的長度．(2)為提高實驗結(jié)果的準確程度，某小組同學(xué)對此實驗提出以下建議：①繩的質(zhì)量要輕；②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好；③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃；④兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能?。陨辖ㄗh中確實對提高準確程度有作用的是________(在橫線上填入選項前的編號)．(3)寫出一條上面沒有提到的對提高實驗結(jié)果準確程度有益的建議：__________________________________________.【解析】(1)通過連接在一起的A、B兩物體驗證機械能守恒定律，即驗證系統(tǒng)的勢能變化與動能變化是否相等，A、B連接在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故不需要測量繩子的長度和B上升的距離及時間，只需要知道②或③之一即可．(2)如果繩子質(zhì)量不能忽略，則A、B組成的系統(tǒng)勢能將有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能，從而為驗證機械能守恒定律帶來誤差；若物塊搖擺，則兩物體的速度有差別，為計算系統(tǒng)的動能帶來誤差；繩子長度和兩個物塊質(zhì)量差應(yīng)適當．(3)多次測量取平均值可減小測量誤差，繩子伸長量盡量小，可提高測量高度的準確度．(或：實驗過程中，滑輪也會轉(zhuǎn)動，其能量同樣來源于A、B組成的系統(tǒng)，故應(yīng)減小滑輪的質(zhì)量)【答案】(1)①②或①③(2)①③(3)對同一高度進行多次測量取平均值；或選取受力后相對伸長量盡量小的繩(或盡量減小滑輪的質(zhì)量、對滑輪轉(zhuǎn)動軸進行潤滑、選擇質(zhì)量相對較大的物塊A、B等)．謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH內(nèi)容總結(jié)第六單元實驗驗證機械能守恒定律。鐵架臺(含鐵夾)，打點計時器、重錘(帶紙帶夾)、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線，毫米刻度尺，學(xué)生電源．。(2)將紙帶用夾子固定在重物上，并讓紙帶穿過打點計時器．先用手提住，使重物在靠近打點計時器附近靜止．上圖所示．。(4)取下紙帶，換上新紙帶．重復(fù)做幾次．。