DIS实验研究机械能守恒定律解析
高考物理实验专题 验证机械能守恒定律(含答案)
高考物理专题 验证机械能守恒定律(含答案)
1. 在“用DIS 研究机械能守恒定律”的实验中,用到的传感器是 传感器。若摆锤直径的测
量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。(选填:“大”或“小”)。 【答案】光电门;大
【解析】在实验中,摆锤的速度通过光电门进行测量,测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算,为:d
v t
=
∆,当摆锤直径测量值大于真实值时,小球直径d 会变大,导致计算出的小球速度变大,故小球动能也会变大。
2. 如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验
证机械能守恒定律。
①对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是______________。 A .重物选用质量和密度较大的金属锤 B .两限位孔在同一竖直面内上下对正 C .精确测量出重物的质量
D .用手托稳重物,接通电源后,撒手释放重物
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上,按
正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点,其中O 点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。 A .OA 、AD 和EG 的长度 B .OC 、BC 和CD 的长度 C .BD 、CF 和EG 的长度 C .AC 、BD 和EG 的长度 【答案】①AB ; ②BC 。
【解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤,减小空气阻力,以减小误差,故A 正确;两限位孔在同一竖直面内上下对正,减小纸带和打点计时器之间的阻力,以减小误差,故B 正确;验证机械能守恒定律的原理是:2
高中物理 DISLab验证机械能守恒定律
DISLab验证机械能守恒定律
根在2019年4月国家颁布的《普通高中物理课程标准(实验)》中,把“科学探究及实验能力要求”、“共同必修模块”、“选修模块”并列作为内容标准的三大部分,由此不难看出,在高中物理课程中科学探究、物理实验占有非常重要的地位。传统的物理实验存在耗时多、测量精度不高等问题,而新课程下物理课的课时又较少,如何解决这一矛盾呢?数字化信息系统实验室(Digital Information System Laboratory,简称DISLab)的出现正逢其时,DISLab 是由传感器+数据采集器+计算机(安装实验软件包)构成的新型实验系统,DISLab以其强大的数据采集系统和处理软件成功改善了一些已有的物理实验、增加原来不能做或者实验现象不明显的实验,极大地扩展了教学实验的内容,涉及以前教学实验无法涉及的领域,提升了物理教学的广度和深度,给予学生更大的学习空间,激发他们的想象力、创造力。下面笔者从《验证机械能守恒定律》的几个方案出发谈谈DISLab在中学物理实验教学中的应用和独特优势。
一、《验证机械能守恒定律》传统实验方案举例
方案一:利用打点计时器验证机械能守恒
一个质量为m的物体带着纸带自由下落,通过打点计时器记录
运动信息,利用打出的纸带计算经过高度为h1的A点的速度为v1,
下落到高度为h2的B点的速度为v2。若重力势能的减少量与动能的
增加量相等。则机械能守恒得以成功验证。
该实验操作简单,纸带的处理方法传统,高中物理实验中多个实
验使用打点计时器和纸带,如《记录物体运动信息》、《探究匀变速
最新教科版高中物理必修二培优第四章机械能和能源 实验:验证机械能守恒定律
实验:验证机械能守恒定律
一、实验目的
1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2.掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。
二、实验原理
让物体自由下落,忽略阻力情况下物体的机械能守恒,有两种方案验证物体的机械能守恒:
方案一:以物体自由下落的位置O为起始点,测出物体下落高度h时的速度大小v,若1
2
mv2
=mgh成立,则可验证物体的机械能守恒。
方案二:测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2,v1、v2的计算方法与方案一的
相同。若关系式1
2
mv
2
2
-
1
2
mv
2
1
=mgh成立,则物体的机械能守恒。
三、实验器材
铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源
实验过程
一、实验步骤
1.安装置:按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路。
2.打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做3~5次实验。
3.选纸带:选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm的纸带,把纸带上打出的两点间
的距离为2 mm 的第一个点作为起始点,记作O ,在距离O 点较远处再依次选出计数点1、2、3…
4.测距离:用刻度尺测出O 点到1、2、3…的距离,即为对应下落的高度h 1、h 2、h 3… 二、数据处理
1.计算各点对应的瞬时速度:记下第1个点的位置O ,在纸带上从离O 点适当距离开始选取
几个计数点1、2、3…并测量出各计数点到O 点的距离h 1、h 2、h 3…再根据公式v n =h n +1-h n -1
高考物理复习:验证机械能守恒定律
高考物理复习:验证机械能守恒定律
1.在“用DIS 研究机械能守恒定律”的实验中,用到的传感器是 传感器。若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。(选填:“大”或“小”)。 【答案】光电门;大
【解析】在实验中,摆锤的速度通过光电门进行测量,测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算,为:d
v t
=
∆,当摆锤直径测量值大于真实值时,小球直径d 会变大,导致计算出的小球速度变大,故小球动能也会变大。
2.如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是______________。 A .重物选用质量和密度较大的金属锤 B .两限位孔在同一竖直面内上下对正 C .精确测量出重物的质量
D .用手托稳重物,接通电源后,撒手释放重物
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的交流电源上,按正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点,其中O 点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。 A .OA 、AD 和EG 的长度 B .OC 、BC 和CD 的长度 C .BD 、CF 和EG 的长度 C .AC 、BD 和EG 的长度 【答案】①AB ; ②BC 。
【解析】①重物选用质量和密度较大的金属锤,减小空气阻力,以减小误差,故A 正确;两限位孔在同一竖直面内上下对正,减小纸带和打点计时器之间的阻力,以减小误差,故B 正确;验证机械能守恒定律的原理是:2
Dis技术与传统实验的结合——机械能守恒定律的实验教学
甚好 。
们 无法 经历探 究 实验 的过程 与方 法 , 对物 理 知识
缺 乏深入 的理 解 , 生 体 验不 了探 究 的 乐趣 。 学 做 为 教师 的我们 应该 多动 脑筋 , 书本 上 的探究 实 对 验进 行 改进 , 能用 身边 可利 用 的器材 让学 生参 与
赵 安林
江 苏 省 高 邮 市 送 桥 初 级 中学 , 苏 省 高 邮 市 2 5 5 江 2 61
农村 学 校 由 于实 验 器 材 的 限制 , 多 实 验 很 只能教 师 演示 , 学生 没 有 机会 来 做 探 究 实 验 , 他
取 到使 用均存 在 危害 因素 , 不宜人 人做 此探 究 实 验 。 者用废 青霉 素小 瓶 ( 医 院找 )和 碘 粒 ( 笔 在 在
测 出 物 体 的 动 能 ( V)和 重 力 势 能 ( h) 验 证 测 测 ,
红
外 线 孔
物 体处处 机 械能 不变 , 守恒 的 。 足
小 节课所 设 计 的 实 验 是传 统 的 单 摆 实 验及 J 打点计 时 器探 究落 体 运 动 中机 械 能 守 恒 实 验 { { 的 改进 。 统 的 单摆 实 验 只适合 定 性 分 析 , 传 定量 洲 量很 『 难 。 苍 J 而传 统 的落体 运 动实验 虽 然 可以借 助 ¨点 计时 器和 纸带 测量 出物 体 的动能 , 缺 点 但
高考物理实验-验证机械能守恒定律
验证机械能守恒定律
知识元
验证机械能守恒定律
知识讲解
一、实验目的
验证物体做自由落体运动时机械能守恒
二、实验原理
自由下落的物体只有重力做功,若减小的势能等于增加的动能,即:-△E p=△E k,则物体机械能守恒.
三、实验器材
铁架台(带铁夹)、打点计时器、纸带、交流电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺等.
四、实验步骤
1.按如图1装置把打点计时器安装在铁架台上,并使两限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力.用导线把打点计时器与交流电源连接好.
2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近.
3.先接通电源,再松开纸带,让重锤带着纸带自由下落.
4.重复几次,得到3~5条打好点的纸带.
5.在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间的距离接近2mm的一条纸带,在起始点标上O,再在距离O点较远处开始选取相邻的几个计数点依次标上1、2、3……用刻
度尺测出对应下落的高度h1、h2、h3……
6.应用公式v n=计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3……
7.计算各点对应的重力势能减少量mgh和动能的增加量mv2,进行比较
五、注意事项
1.打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上,以减少摩擦阻力.
2.选用质量和密度较大的重物,以减小空气阻力的影响.
3.实验时,需保持提纸带的手不动,待接通电源,让打点计时器工作正常后再松开纸带让重锤下落,以保证第一个点是一个清晰的小点.
4.利用方法mgh=mv2进行验证时,选用纸带时应尽量挑选第1、2点间距接近2mm的纸带.
2019-2020学年高中物理人教必修二同步讲义8.5 实验 验证机械能守恒定律(解析版)
第八章 机械能守恒定律
第5节 实验 验证机械能守恒定律
【知识清单】
1.本实验是利用 法验证机械能守恒定律的,通过纸带记录物体的运动情况。重物下落的高度等于 .纸带上第n 点的瞬时速度v n = .
2.本实验中需验证的式子为 = ,故 (填“需要”或“不需”)测量重锤的质量。
3.尽可能地控制实验条件,即应满足机械能守恒的条件,这就要求尽量减小各种阻力,采取的措施有:(1)安装打点计时器时,必须使两个限位孔的 ,以减小摩擦阻力.(2)应选用 的重物,以减小空气阻力的影响.
4.选取纸带的时:(1)点迹清晰.实验时必须保持提起的纸带竖直,手不动,待接通电源,让 后再松开纸带,以保证第1个点是一个清晰的点.(2)第1、2两点间距离接近 .这说明打第1个点时重物的初速度近似为0。
5.测量长度会带来偶然误差.减小偶数误差的办法:(1)测距离都应 测起;(2)多次测量取平均值;(3)选取的计数点应尽可能离O 点 些,以减小相对误差.
【答案】1.落体;纸带上某两点的距离;T h h n n 211-+- 2.n mgh ;22
1n mv ;不需 3.(1)中线竖直;(2)质量和密度较大 4.(1)打点计时器工作稳定;(2)2 mm 5.(1)从O 点;(3)远
【考点题组】
【题组一】基本实验方法
1.(2010四川理综,22(2))有4条用打点计时器(所用交流电频率为50Hz )打出的纸带A 、B 、
C 、
D ,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S 1、S 2、S 3。请你根据下列S 1、S 2、S 3的测量结果确定该纸带为 。(已知当地的重力加速度为9.791m/s 2)
高中物理之DIS实验
a
②
a
②
①
①
③
③
a0
o
F0
a0
1
F
M
o
1
M0
观察水波的干涉现象
观察水波的干涉现象
用单摆测定重力加速度
用单摆测定重力加速度
用单摆测定重力加速度
用单摆测定重力加速度
用单摆测定重力加速度
用DIS研究机械能守恒定律
用DIS研究机械能守恒定律
用DIS研究机械能守恒定律
油膜法测分子直径
油膜法测分子直径
研究磁通量变化时电流方向
观察光的干涉与衍射
观察光的干涉与衍射
3 例题精讲
用DIS测定位移和速度、加速度
用DIS研究加速度与力、质量的关系
用DIS测定位移和速度、加速度
用DIS研究加速度与力、质量的关系
用DIS研究单摆测重力加速度
DIS实验研究机械能守恒定律
DIS实验研究机械能守恒定律
高中物理—DIS实验
目录
用DIS测定位移和速度、加速度
用DIS测定位移和速度、加速度
用DIS测定位移和速度、加速度
用DIS测定位移和速度、加速度
用DIS测定位移和速度、加速度
研究共点力的合成
研究共点力的合成
研究共点力的合成
研究共点力的合成
研究共点力的合成
实验用DIS研究机械能守恒定律(步骤及习题)
实验用 DIS 研究机械能守恒定律
一、实验报告
(一)实验目的:研究动能和重力势能转化中所遵循的规律。
(二 ) 实验原理:
将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器,测定摆锤在某一位置的瞬时速度,从而
求得摆锤在该位置的动能,同时输入摆锤的高度,求得摆锤在该位置的重力势能,进而研究势能和动能转化时的规律。
( 三 )实验器材:机械能守恒实验器、DIS (光电门传感器、数据采集器、计算机等)
( 四 )实验步骤:
1、实验 1
(1)卸下定位挡片,将摆锤置于 A 点释放后,观察它摆到左边最高点的位置,并记下该位置,观察是否 A 点与等高。
(2)装上定位挡片于 P 点,再将摆锤置于 A 点释放后,观察它摆到左边最高点的位置,并记下该位置。
(3)将定位挡片依次放在 Q、R 点,重复实验步骤( 2)观察、记录。
(4)写出实验结论:
2、实验 2
(1)连接 DIS 实验系统。
(2)测量摆锤的直径及其质量并且输入软件界面内。
(3)将光电门分别放在 B、 C、D 点,每次摆锤在 A 点释放,点击“数据计算” ,系统会自动显示 B、 C、D 各点的重力势能、动能和机械能。
(4)比较 A 、 B、 C、 D 各点的机械能数值,得出结论。
(五 ) 实验记录:
次数
高度 h/m
-1速度 v/ms D C B A
0.0000.0500.1000.150
动能 Ek/J
机械能 E/J
(六 ) 实验结论:
写出机械能守恒定律:
(七 ) 实验误差分析:
二、实验注意事项
1.实验中 A 、 B 、 C、 D 四点高度为0.150m 、 0.100m、 0.050m、 0.000m,已由计算机默认,不必输入
DIS专用实验十一研究机械能守恒定律
实验十一研究机械能守恒定律
实验器材
朗威DISLab数据采集器、光电门传感器、DISLab机械能守恒实验器、铁架台、计算机。
实验装置
如图11—1。
图11-1 验证机械能守恒定律装置图
实验操作
实验(一)
1.架设好DISLab机械能守恒实验器.本实验使用DISLab机械能守恒实验器的主板、副板、定位挡(实验器的安装参见附录。注意:虽然图11-1中光电门传感器已安装,但不在本实验中使用);
2.将定位挡片分别固定在“P、Q、R”三个点,在“A、B、C”三个点释放摆锤,使摆锤线在摆动过程中受到定位挡片的阻挡;
3.观察不同点释放摆锤时摆锤在副板上升的位置,用记号笔标出该位置在副板上的投影点;
4.总结挡片位置、摆锤释放点与摆锤到达点的关系,使学生对论机械能守恒定律有一个定性的了解.实验(二)
1.架设好DISLab机械能守恒实验器。如图11—1,将光电门传感器接入数据采集器第一通道。
2.点击教材专用软件主界面上的实验条目“动能势能转换",打开该软件(图11-2)。
3.测量DISLab 机械能守恒实验器摆锤的直径Δs 及其质量m ,将数据输入软件窗口下方的表格。 4.将磁铁夹固定在DISLab 机械能守恒实验器的A 点,依次将光电门固定在D 、C 、B 点。固定光电门和磁铁夹时为达到精确定位,需使用测平器(测平器的使用方法参见用户手册)。
5.点击“开始记录".在A 点释放实验器的摆锤,摆锤通过光电门传感器的速度就显示在表格中. 6.变更光电门的位置,得出光电门传感器在D 、C 、B 三点时的数据(图11—3)。
学生实验:用DIS研究机械能守恒
机械能守恒定律学案
班级姓名一、知识回顾:机械能E
二、情景计算(以地面为零势能面,g取10m/s2)
情景1、质量为1kg的小球,从离地高度约20m的地方,静止释放,不计空气阻力。请分别计算下落起始时A点、1s末B点、还有落地时C
情景2、质量为1kg的小球,从离地高度约20m的地方,静止释放,若所受阻力为2N,请分别计算下落起始时A点、1s末B点、还有落地时C点的速度、动能、下落高度、离地高度、重力势能、机械能填入下表中
止下滑,斜面倾角为37°。请分别计算起始时A点、下滑
1s末B点、滑到底端时C点的速度、动能、下滑距离、此
时离地高度、重力势能、机械能填入下表中(sin37°=0.6,
滑,斜面倾角为37°,所受阻力恒定为3N。请分别计算起始
时A点、下滑1s末B点、滑到底端时C点的速度、动能、
下滑距离、此时离地高度、重力势能、机械能填入下表中
三、得出结论:
表达式:;;
;
四、DIS实验验证:
【小组讨论】请思考:
1、如果要测运动中某点(比如C点)的机械能,
该如何操作?
2、实验中要测哪些点的机械能?
3、具体该如何操作?请给出实验方案
实验结论:
五、物理知识服务生产生活:
【小组讨论】3号线列车进出站
南水北调中线
六、应用:
1、判断下列情况中物体的机械能是否守恒?说明理由
(1)如图所示,小球沿光滑曲面下滑
(2)物体在空中自由下落
(3)跳伞员利用降落伞在空中匀速下落
(4)物体以一定初速度冲上光滑的斜面
2、如图是一条高架滑车的轨道示意图,各处的高度已标在图上。一节车厢以1m/s的速度从A点出发、最终抵达G点,运动过程中所受阻力可以忽略。试问:
实验验证机械能守恒定律的例题解析
验证机械能守恒定律实验专题
1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是() A.重物质量的称量不准会造成较大误差
B.重物质量选用得大些,有利于减小误差
C.重物质量选用得较小些,有利于减小误差
D.纸带下落和打点不同步不会影响实验
2.有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3。请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2) () A.61.0 mm65.8 mm70.7 mm
B.41.2 mm45.1 mm53. 0mm
C.49.6 mm53.5 mm57.3 mm
D.60.5 mm61.0 mm60.6 mm
3.某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05 s闪光
一次,右图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重
力加速度取10 m/s2
(1)55。
(2)从t2到t5时间内,重力势能增加量ΔE p=________J,动能减小量ΔE k=________J。
(3)在误差允许的范围内,若ΔE p与ΔE k近似相等,从而验证了机械能守恒定律。由
上述计算得ΔE p________ΔE k(选填“>”“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是
________________。
用DIS验证机械能守恒定律的三种方法
用DIS 验证机械能守恒定律的三种方法
一、用斜轨法验证机械能守恒定律
◆实验目的
用斜轨法验证机械能守恒定律。
◆实验原理
位于倾斜轨道上的小车,忽略轨道的摩擦力,因只有重力对其做功,所以机械能守恒。取低处光电门传感器(接数据采集器第二通道)为零势点,设两光电门之间的高差为h ,则:在两光电门传感器处小车的机械能分别为:
mgh mv E +=21121,22221mv E =
若1L 为两光电门问的距离,2L 为轨道两支脚之间的距离,S 为轨道一个支脚
调高高度:'S 为本支脚平衡摩擦后高度,则公式中
2'1/)(*L S S L h -= 本实验中,“I ” 型挡光片的宽度为0.02m ,小车的质量为0.2345kg ,L1=0.50m ,L2=1.OOm ,S=0.037m ,S'=0.013m ,所以h=0.012m 。
两光电门传感器处机械能损耗的计算公式为:]2/)/[)(2121E E E E n +-= ◆实验器材
朗威DISLab 、计
算机、DISLab 力学轨
道及附件、天平等。
◆实验装置图
见图22.1。
◆实验过程与数
据分析
l 、将力学轨道调
节水平,把一侧调高
3.7cm ,按0.5米间距
安装两光电门;
2、将两光电门接入数据采集器第一、二通道;
3、打开“计算表格”,点击“自动记录”中的“开始”,让小车自由向下滑动5~6次,点击停止;
4、点击“公式”,输入变量和计算公式,得到计算结果;
5、由结果可见:六次实验中机械能损失仅在1.90%~2.90%之间;
6、进一步改进实验手法,精细调节力学轨道垫高的角度,平衡摩擦力,可大幅度提高实验精度,得到图22-3所示的计算结果,机械能的损失已控制在千分之一以内;
4验证机械能守恒定律(高考物理力学实验)含答案与解析
4验证机械能守恒定律(高考物理力学实验)
组卷老师:莫老师
一.实验题(共50小题)
1.某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题,设计了如下实验.A、B是质量均为m的小物块,C是质量为M的重物,A、B间由轻弹簧相连,A、C间由轻绳相连.在物块B下放置一压力传感器,重物C下放置一速度传感器,压力传感器与速度传感器相连.当压力传感器示数为零时,就触发速度传感器测定此时重物C的速度.整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度为g.实验操作如下:
(1)开始时,系统在外力作用下保持静止,细绳拉直但张力为零.现释放C,使其向下运动,当压力传感器示数为零时,触发速度传感器测出C的速度为v.(2)在实验中保持A,B质量不变,改变C的质量M,多次重复第(1)步.
①该实验中,M和m大小关系必需满足M m(选填“小于”、“等于”或“大于”).
②为便于研究速度v与质量M的关系,每次测重物的速度时,其已下降的高度应(选填“相同”或“不同”).
③根据所测数据,为得到线性关系图线,应作出(选填“v2﹣M”、“v2﹣”或“v2﹣”)图线.
④根据③问的图线知,图线在纵轴上截距为b,则弹簧的劲度系数为(用题给的已知量表示).
2.某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定
律.已知重力加速度为g.
①在实验所需的物理量中,需要直接测量的是,通过计算得到的是.(填写代号)
A.重锤的质量
B.重锤下落的高度
C.重锤底部距水平地面的高度
D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②在实验得到的纸带中,我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律.图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点,F点是第n个点.设相邻点间的时间间隔为T,下列表达式可以用在本实验中计算F点速度v F的是.
学生实验:用DIS研究机械能守恒
实验1:定性研究。观察由同一 位置释放的摆锤,当摆线长度不 定位挡片 同时,摆锤上升的最大高度。
如图所示,实验时先卸下“定位 挡片”,将摆锤(圆柱形)置于A 点,释放摆锤,观察它摆到左边 最高点时的位置,用笔记下这个 位置,看看这个高度与A点位置是 否相同?
0
势能Ep/J 动能Ek/J 机械能E/J
0 0.0094 0.0094
0.0039 0.0057 0.0096
0.0078 0.0019 0.0097
0.0118 0
0.0118
摆锤释放器的实际位置比A点低
问题2:在本实验中,为了研究势能与动能转化时的规律,需要 按正确的实验 步骤来完成.
(1)请按正确的实验顺序填写下列步骤: ___________
0 0.0091 0.0091
0.0039 0.0074 0.0114
0.0078 0.0039 0.0117
0.0118 0
0.0118
测D点速度时光电门位置比D点高
表二中A点机械能明显偏大,最可能的原因是
_________。
表二
次数
D
C
B
A
高度h/m
0
机械能守恒定律(DIS版)
机械能守恒定律
一、教学目标
1、知识与技能
①、掌握机械能守恒定律
②初步学会利用机械能守恒定律解题
2、过程与方法
①、学会分析物体机械能守恒的运动过程的基本方法
②、掌握应用机械能守恒定律的条件分析和解决问题的基本方法。
3、情感态度和价值观
①、培养科学的探究方法
②、培养从机械能的角度分析、处理问题的方法,提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
③、养成物理学习与科学实验的良好习惯。
二、重点、难点分析
1、本节教学的重点是掌握物体机械能守恒的条件;
2、本节学习的难点是正确选用机械能守恒定律解决问题
三、教学用具
1、自由落体小球;
2、单摆;
3、翻滚过山车;
4、DIS(学生实验仪器)。
四、主要教学过程
1、引入新课
物体由于运动而具有动能,物体由于举高而具有重力势能,物体由于弹性形变而具有弹性势能。物体的动能和势能的总和叫就机械能,在初中学习时我们就了解到,在一定条件下,物体的动能与势能(包括重力势能和弹性势能)可以相互转化,下面我们观察分析演示实验中物体动能与势能转化的情况。
[演示实验]依次演示自由落体、竖直上抛、单摆,翻滚过山车,让学生注意观察物体运动中动能、势能的变化情况。
通过观察演示实验,学生回答物体运动中动能、势能变化情况。
教师总结:物体运动过程中,随动能增大,物体的势能减小;反之,随动能减小,物体的势能增大。
提出问题:上述运动过程中,物体的机械能是否变化呢?这是我们本节要学习的主要内容。
2、教学过程设计
在观察演示实验的基础上,我们通过实验来定量分析物体动能与势能相互转化的关系。
(1)仪器介绍:(DIS和机械能守恒实验器)
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只有重力做功的情形下,物体 的重力势能和动能相互转化, 而机械能总量保持不变 —— 机械能守恒定律
大量实验研究表明
自由落体
单摆运动
在只有重力做功的情形下,物体的动能 和重力势能相互转化,但机械能的总量 保持不变。————机械能守恒定律
分析一个物体机械能是否守恒 的步骤
一、明确研究对象 二、分析物体的受力情况 三、分析物体的运动过程 四、判断除重力外其他力的做功情况, 看是否满足“只有重力做功”的条件。
实验研究机械能守恒ຫໍສະໝຸດ Baidu律
现象——“能量穿梭机”
现象—— 海浪
现象——滑板运动
生活中普遍存在重力势能和动能之间相互转化的现象
而且有些时候,物体的机械能保持不变:ΔE机=0
回顾——ΔE机
ΔE机 = ? ΔE机 = W除G 那么针对一个机械能保持不变的物体? 应当有 W除G = 0 也就是只有重力做功
猜想:只有重力做功时, 机械能保持不变
验证——物体的自由落体运动
实验验证:如图装置,从A点释放,我 们将测出下落过程中A、B、C、D四点 处的机械能。
EPA EPB EPC EPD A B C D EKA EKB EKC EKD
光电门
机械能守恒定律
在只有重力做功的 情形下,物体的动 能和重力势能发生 相互转化,但机械 能的总量保持不变
对“只有重力做功”的理解
是否必 须只受 重力?
对“只有重力做功”的理解
是否必 须只受 重力?
可以受其 他力 只要其他力 不做功
实验验证——单摆运动
我们将使用如下装置研究摆锤 在A、B、C、D点的机械能
0.15m 0.10m B
A 释放点
0.05m
0m D
C
结论:除重力外其他力不做功,机械能也守恒。
哪些情况下小球的机械能守恒?
1、一个匀速 下降的降落伞 2、
忽略 空气 阻力
3、
固定
N S
光滑
4、 光滑 固定 6、
f
5、 光滑
光滑
F
S
F=f
其他力做功的代数和为0, 仍然有机械能守恒
现象——“锥体爬坡”
总结——机械能守恒定律
现象——重力 势能与动能相 互转化
自由落体实验 机械能总量不 变,条件:只 有重力做功 单摆实验 “其他力不做功,或 做功的代数和为0” = “只有重力做功”