【物理】實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 教學(xué)課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

第五節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒第八章

機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1新課講解3復(fù)習(xí)回顧2經(jīng)典例題4課堂練習(xí)5本課小結(jié)6目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理。會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定需要測(cè)量的物理量，采用正確的方法測(cè)量相關(guān)的物理量2.能夠控制實(shí)驗(yàn)條件，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，獲取物體下落高度和速度大小等數(shù)據(jù)，會(huì)分析動(dòng)能增加量小于重力勢(shì)能減少量的原因，并采取相應(yīng)措施，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。3.樹(shù)立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神復(fù)習(xí)回顧在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。內(nèi)容：表達(dá)式：適用條件：只有重力做功或彈力做功機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒的條件是什么？它有哪些表達(dá)形式？1.條件：僅有重力或彈力做功。2.表達(dá)式：（1）守恒的角度：E1=E2（2）轉(zhuǎn)化的角度：△Ek增=△EP減（3）轉(zhuǎn)移的角度：△EA增=△EB減思考本節(jié)課我們通過(guò)自由落體運(yùn)動(dòng)和物體沿光滑斜面下滑運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。新課講解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律二、實(shí)驗(yàn)思路問(wèn)題1：機(jī)械能守恒的條件是什么？只有重力或彈力做功問(wèn)題2：滿足這一條件的過(guò)程有哪些？自由落體運(yùn)動(dòng)物體沿光滑斜面下滑小球的擺動(dòng)xy平拋運(yùn)動(dòng)利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律v1h1h2ABv2質(zhì)量為m的物體從O點(diǎn)自由下落，以地面為零勢(shì)能面，如果忽略空氣阻力，下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)A和B的機(jī)械能守恒，即也可以計(jì)算重物在某兩點(diǎn)間動(dòng)能的增加量是否等于重力勢(shì)能的減少量vhOA任意一點(diǎn)的瞬時(shí)速度v，該點(diǎn)到初始點(diǎn)的高度差h。思考：1.需要測(cè)量哪些物理量？質(zhì)量m呢？不需要2.需要用到哪些實(shí)驗(yàn)儀器來(lái)測(cè)量下落高度以及任意一點(diǎn)的瞬時(shí)速度？為了方便起見(jiàn)，可以直接從下落的初始位置O點(diǎn)來(lái)進(jìn)行研究，此時(shí)初動(dòng)能為0，則從起始點(diǎn)到下落過(guò)程中任意一點(diǎn)有：一、實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、重物、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、交流電源等。夾子打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶重物？鐵架臺(tái)1．按圖安裝實(shí)驗(yàn)器材，電源接學(xué)生電源，并將輸出電壓調(diào)至4~6V交流。接通電源前，用手提升紙帶至重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處。2．先接通電源，再松開(kāi)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2兩次，打出3條紙帶。4．取點(diǎn)跡清晰，且第一、二點(diǎn)距離接近2mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量。先將第一點(diǎn)記為O點(diǎn)，然后在紙帶上任取5個(gè)連續(xù)的點(diǎn)，如下圖所示。二、實(shí)驗(yàn)步驟1、選擇重物時(shí)有何要求，為什么？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)較小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。2、安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意什么問(wèn)題，釋放紙帶時(shí)有什么要求？這樣做的目的是什么?打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定固定在鐵架臺(tái)上，同時(shí)伸出桌外，以保證重物有足夠的下落空間。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，同時(shí)需保持紙帶豎直，以減小摩擦阻力，先接通電源，再釋放紙帶。三、數(shù)據(jù)處理：1.紙帶如何選取？①點(diǎn)跡清晰②前兩點(diǎn)間的距離約為2mm如果沒(méi)有符合這一條件的怎么辦，該如何驗(yàn)證？（確保初位置速度為0）我們可以選取A、B兩點(diǎn)，比較它們的機(jī)械能EA和EBΔhAB可以避開(kāi)起始點(diǎn)2.距離如何測(cè)量？①在距離O點(diǎn)較遠(yuǎn)處依次標(biāo)記計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3…②用刻度尺從初始點(diǎn)開(kāi)始，一次測(cè)量出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度。O12345h1h2h3h4h53.各點(diǎn)瞬時(shí)速度如何計(jì)算？中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度nxnxn+14.數(shù)據(jù)分析v1v2v3v4v5v6h1h2h3h4h5h6

4.數(shù)據(jù)分析本實(shí)驗(yàn)要不要測(cè)量物體的質(zhì)量（是否需要天平）？不需要。根據(jù)機(jī)械能守恒定律的公式可以看出，這個(gè)物體的質(zhì)量可以被消去，是否已知質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)條紙帶應(yīng)如何選??？1.以紙帶上第一點(diǎn)（起始點(diǎn)）為基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的方法。應(yīng)選取點(diǎn)跡清晰且第1、2兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶。2.選擇后面的某兩點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的方法。實(shí)驗(yàn)打出的任何一條紙帶，只要后面的點(diǎn)跡清晰，都可以用于計(jì)算機(jī)械能是否守恒。問(wèn)題四、實(shí)驗(yàn)誤差分析（1）重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力，主要是紙帶與計(jì)時(shí)器之間的摩擦力。（2）計(jì)時(shí)器平面不在豎直方向，紙帶平面與計(jì)時(shí)器平面不平行是阻力增大的原因。（3）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力大于電火花計(jì)時(shí)