高中物理 4.5 验证机械能守恒定律课件 粤教版必修2
物理:4.5《验证机械能守恒定律》课件(粤教版必修2) 优质课件
验证机械能守恒定律——优羽 验证机械能守恒定律 优羽
实验数据的处理
例2
用落体法验证机械能守恒定律的实验中: 用落体法验证机械能守恒定律的实验中: 1 2 (1)运用公式 mv = mgh 对实验条件的要求是 运用公式 2 ________,为达到此目的,所选择的纸带第 1、2 ,为达到此目的, 、 两点间的距离应接近________. 两点间的距离应接近 .
• 【答案】 答案】 2 mm (1)打第一个点时重物的初速度为零 打第一个点时重物的初速度为零 0.168 J 0.172 J 在误差 (3)C
(2)0.58 m/s
允许的范围内,重锤的机械能守恒 允许的范围内,
验证机械能守恒定律——优羽 验证机械能守恒定律 优羽
【实验练习】 实验练习】 验证机械能守恒定律”的实验中, 1、 在“验证机械能守恒定律”的实验中,下面 叙述正确的是 [ ] A.应用天平称出重物的质量 。 B.应当选用点迹清晰,第一、二两点距离约2mm 应当选用点迹清晰,第一、二两点距离约2 的纸带进行测量。 的纸带进行测量。 C.操作时应先放纸带,后接通电源 。 操作时应先放纸带, 打点计时器应接在电压为4 D . 打点计时器应接在电压为 4 ~ 6V 的直流电源 上 。 答案: 答案:B
验证机械能守恒定律——优羽 验证机械能守恒定律 优羽
实验中因不需要知道动能和势能的具体数值, (4) 实验中因不需要知道动能和势能的具体数值 , 故不需测物体的质量m 故不需测物体的质量m。 实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功, (5) 实际上重物和纸带下落过中要克服阻力做功 , 所以动能的增加量小于势能的减少量 动能的增加量小于势能的减少量。 所以动能的增加量小于势能的减少量。 (6) 纸带的上端最好不要悬空提着 , 要保证重物 纸带的上端最好不要悬空提着, 下落的初速度为零, 下落的初速度为零,并且纸带上打出的第一个点 是清晰的小点。 是清晰的小点。 纸带挑选的标准是第一、 (7) 纸带挑选的标准是第一 、 二两点间的距离接 mm。 近2mm。
高中物理4.5验证机械能守恒定律课件粤教版必修2
第十一页,共25页。
一
知识(zhī
shi)精要
二
典题例解
迁移
(qiānyí)应
用
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
目标
(mùbiāo)
导航
预习(yùxí)
导引
一
二
三
四
二、实验原理
1.如图甲所示,借助打点计时器打出的纸带,测出物体(wùtǐ)自由下落的高
度h和该时刻的速度v,以纸带上的第n个点为例,如图乙中的纸带,打第n个计
数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度.
即
+
vn= +1
时,h=1.96 mm.所以,若第
h= gt2
2
一、二两点间的距离接近2 mm,说明重物是在打第一个点时开始下
落的.
第九页,共25页。
一
知识(zhī shi)
精要
二
典题例解
迁移(qiānyí)
应用
一、实验步骤(bùzhòu)和注意事项
注意事项:
1.实验中安装打点计时器时,限位孔必须在同一竖直线上,以减少摩
中只涉及弹簧的弹性势能与滑块的动能,即能量只在这两种形式的能量之
间转化.(4)v-x图线是过原点的直线,故v∝x.因Ep=Ek=
1 2
mv ∝v2∝x2
2
第二十五页,共25页。
应用
二、数据处理和误差分析
粤教版高中物理必修2课件:4-4机械能守恒定律课件
•
15、一年之计,莫如树谷;十年之计,莫如树木;终身之计,莫如树人。2021年7月下午5时52分21.7.3017:5往往比解决一个更重要。因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已,而提出新的问题,却需要有创造性的想像力,而且标志着科学的真正进步。2021年7月30日星期五5时52分26秒17:52:2630 July 2021
回顾复习
重力势能
弹性势能
思考:动能和势能存在何种关系?
势能
机械能
动能
合作探究
O A
B
B
A
v0
O
⑴
⑵
E1=Ek1+EP1
E2=Ek2+EP2
FN
O
A
B
G
⑶
Ek2+EP2=Ek1+EP1 E2=E1
合作探究
B
FN
O
F阻
A
G
Ek2+EP2≠Ek1+EP1 E1≠E2
•
9、要学生做的事,教职员躬亲共做; 要学生 学的知 识,教 职员躬 亲共学 ;要学 生守的 规则, 教职员 躬亲共 守。21.7.3021.7.30Fr iday, July 30, 2021
•
17、儿童是中心,教育的措施便围绕他们而组织起来。下午5时52分26秒下午5时52分17:52:2621.7.30
• 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒,而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四
粤教版必修二4.4《机械能守恒定律》课件
3
弹簧振子运动
在忽略摩擦力和空气阻力的情况下,弹簧振子运 动过程中机械能守恒,弹性势能和动能相互转化。
06 课堂小结与作业布置
重点内容回顾总结
机械能守恒定律的内容
01
在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转
化,而总的机械能保持不变。
机械能守恒的条件
02
只有重力或弹力做功,或者有其他力做功但其他力做功的代数
2. 如果各个位置的机械能存在明显差异,则需 要分析误差来源并进行改进。可能的误差来源 包括实验装置的安装误差、测量误差等。
05 知识拓展与延伸思考
非保守力作用下机械能变化
非保守力定义
非保守力指的是力做功与路径有 关的力,如摩擦力、空气阻力等。
机械能变化
在非保守力作用下,机械能不再 守恒,而是会转化为其他形式的
能量转换关系
弹性势能和表面张力都可以转化为机械能,同时机械能也可以转化 为这两种形式的能量。
生活中机械能守恒现象举例
1 2
单摆运动
在忽略空气阻力和摩擦力的情况下,单摆运动过 程中机械能守恒,重力势能和动能相互转化。
滚摆运动
滚摆上升时动能转化为重力势能,下降时重力势 能转化为动能,整个过程中机械能守恒。
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解题步骤
根据机械能守恒定律列出等式,结 合运动学公式求解相关物理量。
04 学生实验操作与指导
实验目的和原理介绍
实验目的
通过实验操作,验证机械能守恒定律,加深对机械能转化和守恒的理解。
原理介绍
机械能守恒定律指出,在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相 互转化,而总的机械能保持不变。
(粤教版必修2)4.4《机械能守恒定律》
3.(2011·杭州高一检测)如图所示,
在距地面h高处以初速度v0沿水平方 向抛出一个物体,不计空气阻力, 物体在下落过程中,下列说法中正 确的是( )
A.物体在c点比在a点具有的机械能大 B.物体在b点比在c点具有的动能大 C.物体在a、b、c三点具有的动能一样大
D.物体在a、b、c三点具有的机械能相等
表达的,前者表示系统内物体A的机械能增加等于物体B的 机械能减少,后者表示B物体的机械能增加量等于A物体机
械能的减少量.
3.守恒条件
(1)从能量特点看:只有系统动能和势能相互转化,无其他
形式能量(如内能)之间转化,则系统机械能守恒.如物体间 发生相互碰撞、物体间发生相对运动,又有相互间的摩擦
作用时有内能的产生,机械能一般不守恒.
1.(2011·洛阳高一检测)物体在平衡力作用下运动的过程 中,下列说法正确的是( )
A.机械能一定不变
B.物体的动能保持不变,而势能一定变化 C.若物体的势能变化,则机械能一定变化 D.若物体的势能变化,机械能不一定有变化 【解析】选C.由于物体在平衡力的作用下做匀速直线运动, 所以物体的动能不变,而势能可能不变,也可能变化,当 物体的势能变化时机械能一定变化,当物体的势能不变时 机械能一定不变,故C正确,A、B、D错误.
过最低点时轻绳的拉力,T=mg(3-2cosα),方向竖直向上
答案:(1)图见解析
mgtanα
(2) 2gl 1 cos
mg(3-2cosα),方向竖直向上
前者表示前、后两状态的机械能相等,后者表示系统的机
械能没变化. (2)Δ Ek=-Δ Ep 或Δ Ep=-Δ Ek ,这是从能量转化的角度来表 达的,前者表示系统增加的动能等于减少的势能,后者表 示系统增加的势能等于减少的动能.
高中物理必修二课件-4.5验证机械能守恒定律1-粤教版
1、物体机械能守恒的条件是怎样的?
只有重力或弹力(弹簧类)做功 2、机械能守恒三种表达式
观点
表达式
守恒观点 E1=E2,Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
转化观点 ΔEk= -ΔEP 转移观点 ΔEA=-ΔEB
实验:验证机械能守恒
1、本实验采用什么方法验证机械能 是否守恒的?
x =21 gt2 =21 ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。
思 考 可以回避起始点吗(即处理纸带时可以不用到起
始点吗)?
A
B
Δh
我们可以选取A、B两点,比较它们的机械 能EA和EB。若以点B为0 势能点,则有:
EKA+mgΔh=EKB
问 题
如何测量物体的瞬时速度?
3
vxaA(=C2=t)v22—Ax(t=2t)v+A—2+1 at vB = vA + at
vB = vAC
v
vC vB vA
0
t
2t t
做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度,等 于相邻两点间的平均速度。
思 考 这种方法是根据机械能守恒定律得
到的,而我们的目的就是验证机械 能守恒定律,所以不能用。
度尺、铁架台(带铁夹)、学生电源等。
纸带
打点计时器
铁架台
? 夹子 重物
实 验 1、将打点计时器固定在铁架台上,把纸带的 步 一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点 骤 计时器的限位孔。
2、用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附 近。然后先接通电源,再松开纸带,让重物 自由下落。
3、更换纸带,重复几次。
以(上3)建写议出中一确条实上对面提没高有准提确到程的度对有提作高用实的验是结_①果__准_③_确__程__度。
高中物理 第五节 验证机械能守恒定律课件 粤教版必修2
速度
第二十六页,共30页。
考点(kǎo diǎn)篇
D.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀速直线运
动时纸带上某点的瞬时速度等于这点(zhè diǎn)前后相邻两点间
的平均速度,测算出瞬时速度v
(3)对实验中要注意的事项,正确合理的一项是________.
栏
A.重物的质量越小越好
目
链
接
B.释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置
第十九页,共30页。
考点
(kǎo diǎn)篇
(3) 实 验 中 产 生 系 统 误 差 的 原 因 主 要 是
______纸__带__(_z_h_ǐ_d_à_i_)_通__过__打__点__计__时__器__时__有___摩__擦,阻使力重物获得的
动能____小__于______重物减少的重力势能.为减小误差,悬挂
5.本实验不需测质量与时间,故不需要天平(tiānpíng)
与秒表.
第二十二页,共30页。
考点
(kǎo diǎn)篇
6.瞬时速度 vn,只能用 vn=hn+12-Thn-1,而不用 vn=gtn 或 vn
= 2ghn计算.原因如下:
(1)若用 vn=gtn 或 vn= 2ghn算速度,实际是用理论上的 g 值代
(2)分别说明为什么得到的结果是重力势能减少量ΔEp稍大于重锤
动能的增加量ΔEk.
第二十九页,共30页。
考点
(kǎo diǎn)篇
答案
因为ΔEp=mgh=1.047m J,
ΔEk=21mv52-21mv22=21×2.062-12×1.4952m=1.00m (J)
在实验误差允许范围内,ΔEp=ΔEk,机械能守恒.
2019-2020学年粤教版物理必修二课件:4.5 验证机械能守恒定律
1 2
v2B
1 2
v2A
,则机械能守恒定
律得到验证。
方法三:图象法。
计算各计数点 1 v2,以 1 v2为纵轴,以各计数点到第一
2
2
个点的距离h为横轴,根据实验数据绘出 1 v2-h图线。
2
若在误差许可的范围内图象是一条过原点且斜率为g的
直线,则验证了机械能守恒定律。
【误差分析】 (1)在进行长度测量时,测量及读数不准造成误差。 (2)重物下落要克服阻力做功,部分机械能转化成内能, 下落高度越大,机械能损失越多,所以实验数据出现了 各计数点对应的机械能依次略有减小的现象。 (3)由于交流电的周期不稳定,造成打点时间间隔变化 而产生误差。
(3)计算速度时不能用v=gt或v= 2gh ,否则就犯了用
机械能守恒定律去验证机械能守恒的错误。
热点一 实验原理的考查 【典例1】(2018·广州高一检测)为进行“验证机械能 守恒定律”的实验,有下列器材可供选择: A.铁架台 B.打点计时器 C.复写纸 D.纸带 E.低压交流电源 F.天平 G.秒表 H.导线 I.电键 K.米尺 世纪金榜导学号86326079
2
2
坐标,h为横坐标,则图象是过原点且斜率为g的直线,故
选项C正确。
答案:(1)打第一个点时重锤的初速度为零 2 mm (2)0.58 m/s 0.168 J 0.172 J 在误差允许的范围 内,重锤的机械能守恒 (3)C
纸带上从离O点适当距离h1、h2、h3…再根
据公式vn=
h n1 h n1 2T
,计算出1、2、3、4、…n
点的瞬
时速度v1、v2、v3、v4…vn。
2.机械能守恒验证:
方法一:利用起始点和第n点。
高中物理必修二教案-4.5验证机械能守恒定律2-粤教版
课题用生活去验证机械能守恒定律教学目标1、实践意识的培养2、让学生能从生活中寻找工具/仪器来验证物理定理3、提高学生学习物理的兴趣,确实做到学以致用教学重点误差分析以及减小误差的方法教学难点操作困难,误差偏大,难以做到数据精确教学方法探究、讲授、讨论、实验课时安排2课时教学过程设计个性设计一、何为实践意识的培养1、在高中物理学习和解决问题中,实践意识体现了把物理知识和实践情景相关联的水平以及把文字符号转化为实践情景的自觉性。
2、学生将来无论从事什么工作,能不能把理性分析跟实践情况结合起来,终将影响到其事业的发展。
中学物理教学中实践意识的培养,使学生尽早形成理论和实践相结合的能力和养成相应的思维习惯,将让学生终生受益。
3、物理不是闭门造车,必须理论联系实际。
而做题更应具有联系现实生活的空间想象能力。
二、用生活中常见工具去验证动能和重力势能的相互转换,从而推出机械能守恒定律:1、学生小组思考和讨论,提出设想,老师给出建议,让学生课后去尝试验证。
2、老师给出题目:单摆细线长为L,最大偏角为θ,思考:如何利用已学知识及生活中的工具去验证小球的能量转换?(注:拉力不做功,忽略空气阻力。
)工具:细线、棒球、美工刀、螺丝钉、长尺子等误差:空气阻力、美工刀阻碍、测量误差等3、大胆尝试:如果人把额头贴近A 位置(没有触碰),释放小球,是否会被返回的小球碰到?为什么?(小球有弹性,保证安全)注:不会,机械能守恒,甚至有所减少。
4、头脑风暴:还有别的方法可以验证吗?(见PPT )注:圆弧轨道(支持力不做功)工具:月饼盒、玻璃球等5、进行实际运算:小球最低点的速度V = (过程见PPT )6、寻找它们的共性:只有重力做功引出机械能守恒定律:在只有重力做功的情形下,物体的动能和重力势能发生相对转化,而机械能的总量保持不变。
三、典例: 用两种方法计算.)cos 1(gL 2θ-教学反思当把生活与课本知识相结合,能极大地激发学生的学习兴趣。
粤教版高中物理必修二《验证机械能守恒定律》课件2-新版
一、实验目的
通过研究物体运动过程中的__动__能____和___势__能___变化, 验证械能守恒定律.
二、实验原理
1.针对只有重力做功的情形,研究其运动过程,比较物 体重__力__势__能__变化量与___动__能___变化量,若满足ΔEp=-ΔEk.则 说明机械能守恒.
变式训练 2.某同学做“验证机械能守恒定律”的实验时不慎将
一条选择好的纸带的前面一部分破坏了,测出剩下的一段纸 带上的各个点间的距离如下图所示.已知打点计时器工作频 率为50 Hz,重力加速度g取9.8 m/s2.
(1)利用这段纸带说明重锤通过2、5两点时机械能守恒; (2)分别说明为什么得到的结果是重力势能减少量ΔEp稍 大于重锤动能的增加量ΔEk.
如右图所示,用单摆和DIS装置验证机械 能守恒,将DIS装置的光电门放在A、B、C、 D各点,测出各点的速度.测量出各点对D的 高度.运用所得数据验证机械能是否守恒.
三、实验器材
方案一:打点计时器及电源、铁架台(含铁夹)、纸带 __钩__码____、刻度尺、夹子.
方案二:DISLab实验仪一套,铁架台、__摆__球____、细 线、铅笔、贴有方格纸的木板、刻度尺.
(2)实验中下列物理量中需要直接测量的量有______,通 过计算可得到的量有________(填字母序号).
A.重锤质量 B.重力加速度 C.重锤下落的高度 D.与下自由下落,在纸带上打出一系 列的点如图所示,O为第一个点,A、B、C为相邻的点,相邻 计数点的时间间隔为0.02 s,长度单位是cm,取g=9.8 m/s2, 求:
则动能增加量 ΔEk=12mv2B=12×1×0.972 J≈0.47 J
重力势能减小量ΔEp=mghOB=1×9.8×4.86×10-2 J≈0.48 J.
新教材2023高中物理粤教版必修第二册:验证机械能守恒定律课件
2.实验器材:铁架台、摆球、铅笔、DISLab 实验仪 一套、贴有方格纸的木板、刻度尺.组装后如下图所示.
3.实验设计:在铁架台上端用铁架悬挂一个摆球,在 方格纸上确定 4 至 5 个点作为测量点,分别安装光电传感 器,并使之与数据采集器相连接,让小球从某一高度向 下摆动.分别测定摆球在摆动过程中任意时刻的动能和重 力势能,研究机械能的总量有什么特点.
测量瞬时速度 v 的方法是,物体做匀变速直线运动, 在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.如测 定第 n 点的瞬时速度的方法是:测出第 n 点前后两段相邻 相等时间 T 内下落的距离 sn 和 sn+1,由公式 vn=sn+2Tsn+1= hn+12-Thn-1即可求出,如图所示.
三、实验器材 铁架台(带铁夹)、电源、重锤(带纸带夹子)、电 磁打点计时器、纸带、复写纸、刻度尺、导线.
(2)A.由于要测量纸带上计数点间的距离,所以需 要用到刻度尺,A 正确;B.打点计时器可以记录重物下落 的时间,所以不需要秒表,B 错误;C.根据12mv22-12mv21=
mgh 可知,在不需要求出动能的增加量与重力势能的减 少量的具体数据时,可以不测质量,C 错误;D.本实验不 需要测量力的大小,所以不需要弹簧测力计,D 错误.
动能增加量为12mv2B-12mv2A,计算 ghAB 和12v2B-12v2A,如果
粤教版物理必修二课件:4.5《验证机械能守恒定律》.pptx
EK1
1 2
mv12
L v2 t2
EK 2
1 2
mv22
EP1 mgh1
EP 2 mgh2
h1
h2
第五节验证机械能守恒定律 【实验三】利用频闪照片验证机械能守恒
EP1 mgh1A来自h1EP 2 mgh2
B
h2
比例1:1频闪时间间隔T
s1
v1
s1 2T
EK1
1 2
mv12
s2
v2
s2 2T
1.利用打点计时器记录匀变速直线运动的位置变化情况。
2.利用气垫导轨光电门记录匀变速直线运动的位置变化情况。
3.利用频闪照片记录匀变速直线运动的位置变化情况。
第五节验证机械能守恒定律 【实验一】利用打点计时器验证机械能守恒
第五节验证机械能守恒定律
【实验二】利用气垫导轨验证机械能守恒
L v1 t1
EK 2
1 2
mv22
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验证机械能守恒定律
第五节验证机械能守恒定律
一.实验原理 在只有重力做功的运动过程中,只要能够确定任意两点的
高度h(或高度差△h)和速度v,就可以验证这个过程的机械 能是否守恒。
1 2
mv12
mgh1
?
1 2
mv22
mgh2
或
mgh
?
1 2
mv22
1 2
mv12
二.设计思路
物理必修2(配粤教)4.5《验证机械能守恒定律》课件
3.注意事项 (1)小球每次应从同一位置释放.
(2)由于小球要克服空气阻力做功,应选用密度大,
体积小的小球.
特别提醒:与打点计时器一样,光电计时器也是 一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构 如图 4 - 5 - 3 所示, a 、 b 分别是光电门的激光发 射和接收装置,当有物体从 a、b间通过时,光电 计时器就可以显示物体的挡光时间,用挡光物体 的长度除以挡光时间即可求出物体的瞬时速度.
3.实验器材 铁架台(带铁夹)、打点计时器、重物、纸带、夹子 、复写纸片、导线、毫米刻度尺、低压交流电源. 4.实验步骤 (1)按图4-5-1甲装置竖直固定打点计时器,并用 导线将打点计时器接在交流电源上.
图 4- 5- 1
(2)将长约1 m的纸带用夹子固定在重物上后穿过 打点计时器,用手提着纸带,使重物静止在靠近 打点计时器的地方.
第五节
验证机械能守恒定律
第 五 节 验 证 机 械 能 守 恒 定 律
课标定位
课前自主学案
核心要点Байду номын сангаас破 课堂互动讲练 知能优化训练
课标定位 学习目标: 1. 会设计并完善验证机械能守恒定律
的实验方案.
2 .明确实验的目的、原理、器材、步骤、注意 事项及误差来源. 3.会对实验数据进行处理及误差分析. 重点难点:验证机械能守恒定律的方法.
和其他同学进行交流,再进行改进,最后形成一
个可行的方案. 三、汇报与交流 完善改进实验方案,并完成实验.
核心要点突破
一、用自由落体运动验证机械能守恒定律 1.实验目的
验证机械能守恒定律.
2.实验原理 物体只在重力作用下做自由落体运动时,它的重 力势能和动能相互转化,但总的机械能守恒,减
高中物理 4.5 验证机械能守恒定律 粤教版必修2
6.误差分析 (1)本实验的误差主要是由纸带测量产生的偶然误差以及重 物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起 的系统误差. (2)测量时采取多次测量求平均值的方法来减小偶然误差, 安装打点计时器使两限位孔中线竖直,并且选择质量适当 大些、体积尽量小些的重物来减小系统误差.
7.实验注意事项 (1)打点计时器安装要稳固,并使两限位孔的中线在同一竖 直线上,以减小摩擦阻力. (2)应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影 响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力相对 减小. (3)实验时,应先接通电源,让打点计时器正常工作后再松 开纸带让重物下落. (4)本实验中的两种验证方法均不需要测重物的质量m. (5)速度不能用v=gt或v= 2gh 计算,应根据纸带上测得的 数据计算瞬时速度.
2.机械能守恒的条件: 系统内只有重力或弹力做功 .
3.在匀变速直线运动中,某段时间内的平均速度等于该段时间内 中 间 时刻的瞬时速度,即 v =v t .
2
一、自由落体法验证机械能守恒 1.实验原理
做自由落体运动的物体,在下落过程中,重力势能减少, 动能增加,如果重力势能的减少量等于动能的增加量,就 验证了机械能守恒定律.
2.两种验证方案 (1)若以重物下落的起始点 O 为基准,设重物的质量为 m,测 出重物自起始点 O 下落距离 h 时的速度 v,则在误差允许范 围内,由计算得出12mv2=mgh,机械能守恒定律即被验证. (2)若以重物下落过程中的某一点 A 为基准,设重物的质量为 m,测出重物对应于 A 点的速度 vA,再测出重物由 A 点下落 Δh 后经过 B 点的速度 vB,则在误差允许范围内,由计算得 出12mvB2-12mvA2=mgΔh,机械能守恒定律即被验证.
物理粤教版高一年级必修2第四章第5节验证机械能守恒定律教学课件
补充练习
2.使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律, 由于摩擦力不可避免,则下述说法正确的是 ( ) B
A.重物减少的重力势能一定等于增加的动能。 B.重物减少的重力势能大于增加的动能。 C.重物减少的重力势能小于增加的动能。 D.以上说法都有可能。
补充练习
3.在验证机械能守恒定律的实验中: (1).有如下器材:电磁打点计时器;低压电源; 纸带;带夹子的重物;刻度尺;天平;铁架 台。其中该实验不需要的器材是____天平 。 (2).实验时,松开纸带与闭合电源开关的合理 先闭合电源后松开纸带 。 顺序是____________________ (3).实验中,要从几条打上点的纸带中挑选第 2 一,第二两点之间的距离接近___mm 并化 下降距 重力做 比较W v(m.s-1) 量⊿EK 离h(m) 功W 与⊿EK 1 2 3
误差分析 由于空气阻力,⊿EK一定小于W
例:某同学在做“验证机械能守恒定律” 的实验中,不慎将一条选择好的纸带的前面 部分损坏,剩下的一段带上各点间的距离, 他测出并标在纸带上,如图所示,已知打点 计时器的周期为0.02s,重力加速度为 g=9.8m/s2.试证明在实验误差允许的范围内 机械能守恒。
O
A B C D
补充练习
4.在验证机械能守恒定律时:如果以V2/2为 纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的 通过原点的倾斜直线 , V2/2-h图线应是___________________ 才能验证机械能守恒定律,V2/2-h图线的 重力加速度g 的数值。 斜率等于___________
补充练习
5.在“验证机械能守恒定律” 的实验中,已知打点计时器 所用电源的频率为50Hz,当地重力加速度为g=9.8m/s2, 测得所用重物的质量为200g。实验得到一条清晰纸带如图, 把第一个点记作O,另选择连续的四个点A、B、C、D作为 测量点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为 41.61cm、49.63cm、56.10cm和62.79cm,由此可知重物 1.10 ;重锤 由O点运动到C点,重力势能的减少量等于_______J 3.29 1.08 。 经过C点时的速度为______m/s, 动能的增加量为______J (结果保留三位有效数字)
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即
������������ +������������+1 vn = 2������
=
ℎ������+1 -ℎ������-1 2������
.
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一
二
三
四
1 2 mgh,动能增加量为 mv ,如果 2
2.物体下落的高度为 h 时速度为 v,则物体的重力势能减小量为
1 2 mgh= mv ,即 2 1 2 gh= v ,就验证了机械能 2
守恒定律.
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三、实验器材 铁架台(含铁夹),打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,导线, 毫米刻度尺,重物(带纸带夹).
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四、实验步骤 1.器材安装:按如图所示,将纸带固定在重锤上,让纸带穿过打点 计时器,用导线将打点计时器与低压交流电源相连,此时电源开关 应为断开状态.
一
二
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解析:(1)本题是对实验步骤的考查.仔细分析可知,步骤B是错误 的,应该接到电源的交流输出端;步骤D是错误的,应该先接通电源, 待打点稳定后再释放纸带;步骤C不必要,根据测量原理,重锤的动 能和势能中都包含了质量m,可以约去. (2)根据匀变速直线运动规律Δs=aT2,有
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三
四
2.用手握住纸带,让重锤静止在靠近打点计时器的地方,然后接通 电源,松开纸带,让重锤自由落下,纸带上打下一系列小点. 3.从打出的几条纸带中挑选第一、二点间的距离接近2 mm且点 迹清晰的纸带进行测量,记下第一个点的位置O,并在纸带上从任意 点开始依次选取几个点1、2、3、4、…,并量出各点到O点的距离 h1、h2、h3、…,计算相应的重力势能减少量mghn.
4.测出一系列计数点到第一个点的距离 x1、x2、…,根据公式 vn =
�����1 2������
,计算物体在打下点 1、2、…时的瞬时速度 v1、v2、…,
1 2
计算相应的动能 ������������������ 2 . 5.比较 ������������������ 2 与 mghn 是否相等.
一
二
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一、实验步骤和注意事项 注意事项: 1.实验中安装打点计时器时,限位孔必须在同一竖直线上,以减 少摩擦阻力.打点计时器离地面高度约1 m,实验用的纸带60 cm左 右即可. 2.实验时,必须先接通电源,让打点计时器工作正常以后才能松 开纸带,让重物下落. 3.纸带上端要用手提着使其静止,这样可保证下落的初速度为零, 并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点. 4.测量下落高度时,都必须从起点算起.为了减小测量h值的误差, 选取的各个计数点要离起始点远些.
1 2
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预习交流 选取纸带时,为什么要选第一、二点间距离接近2 mm 的纸带? 答案:这个实验是通过重物的自由落体运动来验证机械能守恒定 1 2 律的,据自由落体运动规律, h= gt 时,h=1.96 mm.所以,若第一、二 2 两点间的距离接近2 mm,说明重物是在打第一个点时开始下落的.
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤: A.按照图示的装置安装器件; B.将打点计时器接到电源的直流输出端; C.用天平测量出重锤的质量; D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带; E.测量打出的纸带上某些点之间的距离; F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等 于增加的动能. 指出其中没有必要进行或者操作不恰当的步骤,将其对应的字母 填在下面的横线上,并说明原因.
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典题例解
迁移应用
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值,如图所 示.根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、 E,测出A点距起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间 的距离为s2,交流电源的频率为f,则根据这些条件计算重锤下落的 加速度a的表达式为a= .
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典题例解
迁移应用
【例1】 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用 的电源为学生电源,输出电压为6 V的交流电和直流电两种.重锤从 高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系 列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.
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第五节 验证机械能守恒定律
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学习 目标 重点 难点
1.理解实验设计思路,明确实验直接测量物理量. 2.熟悉实验操作,能正确测量数据,会求瞬时速度. 3.掌握实验数据的处理方法,能定性分析误差产生的原 因. 重点:掌握验证机械能守恒定律的实验原理和实验方法. 难点:1.误差分析及数据处理; 2.减小实验误差的方法.
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一、机械能守恒定律 1.当只有重力做功时,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. 2.做自由落体运动的物体,只受重力作用,其机械能是守恒的.
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二、实验原理 1.如图甲所示,借助打点计时器打出的纸带,测出物体自由下落的 高度h和该时刻的速度v,以纸带上的第n个点为例,如图乙中的纸带, 打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段 时间内的平均速度.
a=
������
������
2 =
������2 -������1 (2������)
2 =
������2 -������1 2 f. 4
答案:(1)见解析
(2)
������2 -������1 2 f 4
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某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验装置 如图甲所示.
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迁移应用
(1)请指出实验装置中存在的明显错误: . (2)进行实验时,为保证重物下落时初速度为零,应 (选填 “A”或“B”). A.先接通电源,再释放纸带 B.先释放纸带,再接通电源 (3)根据打出的纸带,选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如 图乙所示.已测出点1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为 h1、h2、h3、h4,打点计时器的打点周期为T.若代入所测数据能满足 表达式gh3= ,则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目 中已测出的物理量表示). 答案:(1)打点计时器接在了“直流电源”上 (2)A