实验验证机械能守恒定律—人教版高中物理必修二课件

二、实验步骤
5.实验步骤 ①按图(甲)装置竖直架稳打点计时器，并用导线将打点计时 器接在4～6 V交流电源上。 ②将长约1 m的纸带用小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。 ③接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带 上打下一系列的点。 ④换几条纸带，重复上面的实验。
应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要尽量减少各种阻力，采取的措施有：①铁架台应竖直安装，可使纸带所受阻力减小; 要验证物体机械能守恒,需要测量哪些物理量?
解答：物体机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功。常见的自由落体运动、平抛运 ①按图(甲)装置竖直架稳打点计时器，并用导线将打点计时器接在4～6 V交流电源上。
一、实验目的、原理、器材
4.实验器材 铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)， 纸带数条，复写纸片，导线，毫米刻度尺。除了 上述器材外，还必须有_学___生__电__源__(交流4～6 V)。 注意：重锤应选体积__较___小___、质量___较__大___者， 以减少空气阻力的影响。又因无需测其质量，所 以本实验不用__天___平___。
7.9 实验：验证机械能守恒定律
人教版 高中物理必修二 第七章机械能守恒定律
验证机械能守恒定律
上节课我们从理论上学习了机械能守恒定律, 从定律内容及守恒条件上初步理解了机械能 守恒定律,这一节将通过实验来研究物体自由 下落过程中动能与势能的变化,从而验证机械 能守恒定律。 阅读课本中“实验思路”部分,请同学们讨论 后回答。
常见的自由落体运动、平抛运动、竖直上抛运动、斜抛运动、沿着光滑斜面滑动的运动等,参与这些运动的物体都可以认为其机械能守恒,利用自由落体运动、平抛运动及沿着光滑斜
度可以减小体积，可使空气阻力减小。 面滑动等来进行实验都比较方便。
(1)实验中，下面哪种测量工具是必需的_____。
一、实验目的、原理、器材
“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示采用重物自由下落的方法：
(1)实验中，下面哪种测量工具是必需的__C___。
A．天平 B．直流电源 C．刻度尺 D．秒表 (2)已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，当地的重力加速度g＝ 9.80 m/s2，所用重物的质量为200 g。实验中选取一条符合实验要 求的纸带如下图所示，O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选 取的三个连续点。
五、其它探究方案
研究沿光滑斜面下滑物体的机械能
器材:气垫导轨、光电计时器、刻度尺。
步骤:(1)用刻度尺测量遮光片的宽度ΔL。
(2)如图所示,把气垫导轨调成倾斜状态,安装好两个
光滑电块门经,并过测两量光两电光门电时门遮之光间条的遮高光度的差时Δh。
。
间分(3)别滑为块Δ经t1过和两Δt光2,计电算门滑时块遮经光过条两遮光光电的门时时间分别为Δt1和Δt2,计算滑块经过两光(电4)通门时过的计算比
比较。
三、数据处理
1．求瞬时速度 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 h1、h2、h3…再根据公式 vn＝hn＋12－Thn－1， 计算出 1、2、3、4、…n 点的瞬时速度 v1、v2、v3、v4…vn。
三、数据处理
解答：研究自由下落物体的机械能是否守恒时需要铁架台、打点计时器、纸带、电源 及导线、带纸带夹子的重物、刻度尺等器材;研究沿着倾斜的气垫导轨下滑的物体机械 能是否守恒时需要气垫导轨、光电计时器、刻度尺等器材。
一、实验目的、原理、器材
一、实验目的、原理、器材
1.实验目的：验证机械能守恒定律。 2.实验思路：利用物体做自由落体运动、平抛运动或者沿着倾斜的气垫导 轨运动,验证机械能守恒定律。
4.不需要测出物体的质量，实验只需要验证 1v2n＝ghn 就行了。
2
五、误差分析
1.测量长度时会存在偶然误差，所以测长度时要多测几次，取平均值即可减小 此误差。 2.由于本实验中有纸带与限位孔间的摩擦力(主要因素)和空气阻力(次要因素)的 影响，这是系统误差，它使增加的动能小于减小的重力势能，要减小影响，采 用增加重锤质量的办法，因为当重锤的重力远大于阻力时，可忽略阻力的影响。 3.为了减小相对误差，选取的计数点最好离第一个点远一些。 4.若第一、第二两点间的距离小于2mm，则这两点间的时间间隔不到0.02 s或 阻力过大。
量初、末位置的速度大小 v1 和 v2 及初、末位置的高度差Δh。如果让物体由静止开始运动,
则只需要测量末位置的速度大小 v2 及初、末位置的高度差Δh。
验证机械能守恒定律
3.有哪些常见的测量速度的方法?
解答：可以用打点计时器打出的纸带或者光电计时器,也可以用频闪照相法来测量速度 。
4.研究自由下落物体的机械能是否守恒需要哪些器材?研究沿着倾斜的气垫 导轨下滑的物体机械能是否守恒需要哪些器材?
步骤:(1)用刻度尺测量遮光片的宽度ΔL。
解答：可以用打点计时器打出的纸带或者光电计时器,也可以用频闪照相法来测量速度。
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 (3)滑块经过两光电门时遮光条遮光的时间分别为Δt1和Δt2,计算滑块经过两光电门时的速度分别为
⑤在取下的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。
二、实验步骤
5.实验步骤 ⑤在取下的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2 mm且点迹 清晰的纸带进行测量。先记下第一点0的位置，再任意取五个 点1,2,3,4,5，用刻度尺测出距0点的相应距离，如图(乙)所示。
⑥计算出各点对应的瞬时速度v1，v2，v3……。 ⑦计算各点对应的势能减少量mghn并和动能增加量mv/2进行
由于本实验中有纸带与限位孔间的摩擦力(主要因素)和空气阻力(次要因素)的影响，这是系统误差，它使增加的动能小于减小的重力势能，要减小影响，采用增加重锤质量的办法，
因光为电当 门动重,并锤测、的量重两竖力光远电直大门于之上阻间力的抛时高，度运可差忽Δ动h略。阻、力的斜影响抛。 运动、沿着光滑斜面滑动的运动等,参与这些运动的物体都可 有铁哪架些 台以常(带见铁认的夹测)为，量打速其点度计的机时方器法械，? 重能锤(带守纸带恒夹子,利)，纸用带数自条，由复写落纸片体，导运线，动毫米、刻度平尺。抛运动及沿着光滑斜面滑动等来进行实验 都比较方便。 实验目的：验证机械能守恒定律。
实验中选取一条符合实验要
2.应先接通电源让打点计时器开始打点，再放开纸带让重锤下落。 要验证物体机械能守恒,需要测量哪些物理量?
测量长度时会存在偶然误差，所以测长度时要多测几次，取平均值即可减小此误差。
⑥计算出各点对应的瞬时速度v1，v2，v3……。
3.选取纸带的原则是：①点迹清晰；②所打点呈一条直线。
2．机械能守恒验证（方法一：利用起始点和第 n 点）
从起始点到第 n 个计数点，重力势能减少量为 mghn，动能增加量为 12mv2n，计
算 ghn 和 1v2n，如果在实验误差允许的范围内，ghn＝1v2n，则机械能守恒定律得
2
2
到验证。
三、数据处理
方法二：任取两点 (1)任取两点 A、B 测出 hAB，求出 ghAB。 (2)求出 A、B 两点的瞬时速度，求出 12v2B－12v 2A的值。 (3)如果在实验误差允许的范围内 ghAB＝12v2B－12v2A，则机械能守恒定律得到验证。
⑥计算出各点对应的瞬时速度v1，v2，v3……。 (1)实验中，下面哪种测量工具是必需的_____。
2.要验证物体机械能守恒,需要测量哪些物理量? 完成第七章第九节相关练习
应先接通电源让打点计时器开始打点，再放开纸带让重锤下落。
②将长解约1答m的:根纸带据用小机夹子械固定能在重守物上恒后穿定过打律点计m时器g，用h手2提+着12纸m带，v使22重=物静m止在g靠h近1打+点12计m时器v的1地2可方。得12(v22-v12)=gΔh,所以需要测
二、实验步骤
步骤:(1)用刻度尺测量遮光片的宽度ΔL。 测量长度时会存在偶然误差，所以测长度时要多测几次，取平均值即可减小此误差。 (3)滑块经过两光电门时遮光条遮光的时间分别为Δt1和Δt2,计算滑块经过两光电门时的速度分别为 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，可使空气阻力减小。 A．天平 B．直流电源 注意：重锤应选体积________、质量________者，以减少空气阻力的影响。 ④换几条纸带，重复上面的实验。 一、实验目的、原理、器材 ⑥计算出各点对应的瞬时速度v1，v2，v3……。 一、实验目的、原理、器材 要验证物体机械能守恒,需要测量哪些物理量? (1)实验中，下面哪种测量工具是必需的_____。 一、实验目的、原理、器材 有哪些常见的测量速度的方法? (5)改变ΔL、Δh,重复实验。 (1)实验中，下面哪种测量工具是必需的_____。
计算 B 点瞬时速度时，甲同学用 v2B＝2gxOB，乙同学用 vB＝xAC，其中所选方法正确的 2T
是__乙____(选填“甲”或“乙”)同学，由此求得打 B 点重物速度 vB＝__1__._9_2___m/s。(结
果保留三位有效数字)
(3)实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主
验证机械能守恒定律
常见的自由落体运动、平抛运动、竖直上抛运动、斜抛运动、沿着光滑斜面滑动的运动等,参与这些运动的物体都可以认为其机械能守恒,利用自由落体运动、平抛运动及沿着光滑斜
面器滑材动 :1气等.垫物来导进轨体行、实光验机电都计比时械较器方、能便刻。度守尺。恒的条件是什么?有哪些常见的运动情形中的物体可以认为机械 能守恒?选择什么运动情形来进行实验比较方便? 完成第七章第九节相关练习
要原因是_克__服___空__气___对__重__物___和__打___点__计___时__器__对___纸__带___的__阻__力___做__功___。
课后作业：
完成第七章第九节相关练习 预习第七章第十节相关知识
三、数据处理
四、注意事项
1.应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件 应先接通电源让打点计时器开始打点，再放开纸带让重锤下落。
不需要测出物体的质量，实验只需要验证
就行了。
，这就要尽量减少各种
应先接通电源让打点计时器开始打点，再放开纸带让重锤下落。
(一5)、改阻实变验ΔL力目、的Δ、h，,重原复理采实、验器取。材 的措施有：①铁架台应竖直安装，可使纸带所受阻力减小;
一、实验目的、原理、器材
3.实验原理 在只有__重___力___作用的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相 转化，但总机械能__守___恒___。 若物体由静止下落高度h时，其瞬时速度为v，则重力势能的减小量为 __m__g_h__，动能的增加量为__12_m__v_2__，看它们在实验误差允许的范围内是否 相等，若相等则验证了机械能守恒定律。
的 (4)速速(通4。 (4)度过)通通分计过过别算计计为算比v1=较较ΔΔgg1Δ,vhh2=与与ΔΔ
。
2
1 22
2验误差允许范围内满足 gΔh=12 22-12 12,则
值,若则在验实证验了误机差械允能许守范恒围定内满律足。
gΔh=(512)改22变-12Δ1L2、,则Δ验h,证重了复机实械验能。守恒定律。