實驗驗證機械能守恒定律公開課

實驗驗證機械能守恒定律公開課第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二1、利用自由落體運動驗證機械能守恒定律.2、知道實驗的原理、方法、過程.3、對實驗結果的討論及誤差分析.學習目標第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二復習回顧1、什么叫機械能守恒？2、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？4、機械能守恒定律的表達式是怎樣的？第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二本實驗借助自由落體運動驗證機械能守恒定律實驗目的實驗原理2A2B2121mvmvmgΔh-=要驗證上式是否成立，需要測量哪些物理量？如何測量這些物理量？01234由靜止釋放，則第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二測量這些物理量，需要哪些器材？實驗器材重物、打點計時器、紙帶、交流電源、導線、鐵架臺（附鐵夾）、夾子、天平、毫米刻度尺第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二實驗步驟與操作思考：選擇重物時，選輕一點的好還是重一點的好？為什么？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，為了減少阻力對實驗的影響，應采用密度較大的重物。①用天平測量重物的質量第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二實驗步驟與操作思考：安裝打點計時器時，應注意什么問題？計時器平面與紙帶限位孔調整在豎直方向,計時器要穩(wěn)定在鐵架臺上,并將計時器伸出桌外。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，有利于進行計算．②按照課本所示裝置安裝打點計時器第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二實驗步驟與操作思考：實驗時，接通電源和釋放紙帶的順序怎樣？先通電源，再釋放紙帶釋放紙帶時應注意什么問題？釋放重物前，重物應靠近打點計時器，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。③接通電源，待計時器工作穩(wěn)定后釋放紙帶第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二按如下實驗步驟進行實驗①用天平測量重物的質量②按照課本所示裝置安裝打點計時器③接通電源，待計時器工作穩(wěn)定后釋放紙帶④及時切斷電源，取下紙帶，標上紙帶號⑤更換紙帶，重復以上步驟⑥整理器材實驗步驟與操作第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二本實驗要不要必需測物體的質量？不是必需要測量物體的質量！mgh=mv2/2只證明gh=v2/2如果實驗要求計算勢能和動能的具體數據，那就必須知道物體的質量（即：課本中所說的用天平測物體的質量）第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二討論課文中“紙帶上某兩點的距離等于重物……”中的“某兩點”如何選??？hv我們驗證：需要從起始點開始算起，如右圖：許多材料上指出：選取第1、2兩點間距2mm的紙帶，即在打第1個點的瞬間，紙帶開始下落，實際上在操作中這是很難控制的，所以只要保證操作正確即可，誤差也不會太大?？梢韵胍幌?mm是怎么來的？

計時器打下的第一個點作為起始點，適當大距離后選一個點作終點。h=gt2/2=10×0.022/2=0.002m=2mm第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二如何測定第n點的瞬時速度？

01234S3S4d4d2方法：平均速度法第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二辨析計算物體的速度，可有三種方法第1、2種方法是根據機械能守恒定律得到的，而我們的目的就是驗證機械能守恒定律，所以不能用第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二數據處理

m（kg）

h

（m）

V（m/s）勢能減少量

mgh(J)動能增加量

ΔEK(J)1234通過本實驗，我們可以得到的結論是：

實驗結論（將實驗數據填入下表，分析實驗數據）第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

結論：在實驗誤差允許范圍內，重錘重力勢能減少量等于動能的增加量，即機械能守恒。

實驗中，重錘的重力勢能減小

略大于

其動能增加，其原因是下落中克服阻力做功，機械能略有減少。第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二0hv

212圖象法處理數據gh

=v

212該圖象的斜率表示什么？為什么圖象通過原點？可不可以用圖象處理數據?第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二可以回避起始點嗎（即處理紙帶時可以不用到起始點嗎）?我們可以選取A、B兩點，比較它們的機械能EA和EB。則有：mgΔh＝EKB－EKAΔhAB

思考第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

1、(單選)在驗證機械能守恒定律的實驗中，需要測量的是重物的()A．質量B．下落高度C．下落時間D．瞬時速度B第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二2、為進行“驗證機械能守恒定律”的實驗，有下列器材可供選用：鐵架臺，打點計時器，復寫紙，紙帶，秒表，低壓直流電源，導線，電鍵，天平。其中不必要的器材有：

；缺少的器材是

。不必要的器材有：秒表、低壓直流電源、天平。缺少的器材是低壓交流電源、重錘、刻度尺第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二3、下列關于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法，正確的是

A．重物質量的稱量不準會造成較大誤差B．重物質量選用得大些，有利于減小誤差C．重物質量選用得較小些，有利于減小誤差D．打點計時器選用電磁打點計時器比電火花計時器誤差要小(B)

解析為減小實驗誤差，重物應選質量大些的，且重物質量不需稱量，A、C錯，B正確，電磁打點計時囂的振針與紙帶間有摩擦，電火花計時器對紙帶的阻力較小，故選用電磁打點計時器誤差大些，D錯誤．

第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二4、有一條紙帶，各點距A點的距離分別為d1、d2、d3…，

如圖所示，各相鄰點的時間間隔為T，要用它來驗證B點到G點過程機械能是否守恒，可得BG間的距離h＝________，B點的速度表達式vB＝________，G點的速度表達式vG＝________，如果有________＝________，則機械能守恒。第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二5、某學生在驗證機械能守恒定律的實驗中有如下操作步驟，試按合理的順序步驟序號填在下面的線上：____________________________________．A．斷開電源，取下紙帶，選出前兩個點間距離接近2mm的紙帶；B．把紙帶固定在重錘上；C．將紙帶穿過打點計時器，并把紙帶上提使重錘停在靠近打點計時器的地方；D．把打點計時器固定在放于桌邊的鐵架臺上，并與低壓交流電源相連接；E．接通電源，同時釋放紙帶；F．求出重錘重力勢能的減少量△EP和動能的增加量△EK，比較△EP和△EK得出實驗結論；G．用刻度尺量出所選取的計數點到打下的第一個點0之間的距離．DBCE AG F第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

6、如圖5－5－6是“驗證機械能守恒定律”實驗中打下的某一紙帶示意圖，其中O為起始點，A、B、C為某三個連續(xù)點．已知打點時間間隔Δt＝0.02s，用最小刻度為1mm的刻度尺量得OA＝15.55cm，OB＝19.2cm，OC＝23.23cm.第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

(1)假定上述數據并沒有看錯，則它們中不符合數據記錄要求的是

段，正確的記錄應是19.20

cm.

(2)根據上述數據，當紙帶打B點時，重錘(設其質量為mkg)重力勢能比開始下落位置的重力勢能減少了

J，動能增加了

J，這表明數值上ΔEp

ΔEk(填“大于”“小于”或“等于”)，這是因為

實驗中有阻力，克服阻力做功要損失機械能

.實驗的結論是：在誤差允許的范圍內，重錘下落過程中，機械能是守恒的。

OB19.201.88m1.84m大于

實驗中有阻力，克服阻力做功要損失機械能第二十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二7、驗證“機械能守恒定律”的實驗采用重物自由下落的方法：(1)用公式時對紙帶上起點的要求是

；為此目的，所選擇的紙帶第一、二兩點間距應接近

.(2)若實驗中所用重錘質量m=1kg，打點紙帶如下圖所示，打點時間間隔為0.02s，則記錄B點時，重錘的速度vB=

，重錘動能EkB=

.從開始下落起至B點，重錘的重力勢能減少量是

，因此可得出的結論是