人教版高中物理必修2第七章第9节实验:验证机械能守恒定律课件

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9.实验:验证机械能守恒定律
三维目标 1、知识与技能 (1)要弄清实验目的,本实验为验证性实验,目的是利用重物的 自由下落验证机械能守恒定律; (2)要明确实验原理,掌握实验的操作方法与技巧、学会实验数 据的采集与处理,能够进行实验误差的分析,从而使我们对机械能 守恒定律的认识,不止停留在理论的推导上,而且还能够通过亲自 操作和实际观测,从感性上增加认识,深化对机械能守恒定律的理 解 (3)要明确织带选取及测量瞬时速度简单而准确的方法。 2、过程与方法 (1)通过学生自主学习,培养学生设计实验、采集数据,处理数 据及实验误差分析的能力; (2)通过同学们的亲自操作和实际观测掌握实验的方法与技巧;
思考:1、选择重物时,选轻一点的好还是重一点的好?为什么?
我们要求重物作自由落体运动,而阻力是不可避免地存在的,为了
减少阻力对实来自百度文库的影响,应采用密度较大的重物。
2、安装
打点计时器时,应注意什么问题?
计时器平面与纸带限
位孔调整在竖直方向,计时器要稳定在铁架台上,并将计时器伸出
桌外。
3、这样做的目的是什么?
六、误差分析 1.本实验的误差主要是由于纸带测量产生的偶然误差和重 物和纸带运动中空气阻力和打点计时器摩擦阻力引起的系统误 差,使动能的增加量稍小于势能的减少量. 2.测量时采取多次测量求平均值来减小偶然误差,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. 3.打点计时器周期变化带来误差.
(2)
纸带上的点迹清晰,且纸带上的第一个点是放手
时打下的第一个点
(3)第1.2
两个点之间的间隔约为2mm
(4)因重物
下落中要克服阻力做功,实验的动能增加量必定
稍小于重力势能减少量
h
7.辨析:计算物体的速 度,可有三种方法,是 否都适合?
1、Vn 2ghn
2、vn gtn
3、vn
hn1 hn1 2T
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.
四、实验步骤 1.如图甲所示,把打点计时器固定在铁架台上,用导线把
打点计时器与学生电源连接好.
2.把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,用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附 近.
3.接通电源,释放纸带,让重物自由下落. 4.重复步骤 2、3,得到 3~5 条打好点的纸带. 5.在打好点的纸带中挑选一条点迹清晰的纸带,在起始点 标上 0,以后各点依次标上 1、2、3、…,如图乙所示,用刻度 尺测出对应的下落高度 h1、h2、h3、….
五、数据处理 1.利用公式 vn=hn+12-Thn-1,计算出点 1、点 2、点 3……的 瞬时速度 v1、v2、v3、…. 2.要验证的是12mv2=mgh 或12mv22-12mv21=mgΔh,只需验证12 v2=gh 或12v22-12v21=gΔh,因此不需要测量重物的质量 m. 3.验证:通过计算,在误差允许的范围之内12v2n与 ghn 是否 相等或12v2m-12v2n与 ghmn 是否相等.
(3)通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力 ,体会处理问题的方法,领悟如何间接测一些不能直接测量的物理 量的方法; (4)通过实验过程使学生体验实验中理性思维的重要,既要动手 ,更要动脑。 3、情感态度与价值观 (1)通过实验及误差分析,培养学生实事求是的科学态度,激发 学生对物理规律的探知欲; (2)使学生通过实验体会成功的乐趣与成就感,激发对物理世界 的求知欲; (3)培养学生的团结合作精神和协作意识,敢于提出与别人不同 的见解; (4)通过经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐 于探索自然界的奥妙。 教学重点:实验原理及方法的选择及掌握。 教学难点:实验误差分析的方法。
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: 1.以物体下落的起始点 O 为基准,测出物体下落高度 h 时的速 度大小 v,若12mv2=mgh 成立,则可验证物体的机械能守恒. 2.测出物体下落高度 h 过程的初、末时刻的速度 v1、v2,若关 系式12mv22-12mv12=mgh 成立,则物体的机械能守恒.
接通电源,待打点计时器工作稳定后 再释放纸带让重物下落
选择点迹清晰的纸带,最好是第1点和 第2点间距接近2 mm的纸带
h 误差
防止分段测量 增大误差
测量 误差
v 误差 减小相对误差
各点对应的下落高 度均从起点测量, 不可用累加法,否 则将增大误差
用 vn=hn+24-Thn-2比 用 vn=hn+12-Thn-1相 对误差小
减小纸带与限位孔的摩擦带来的实验误差;保证重物有足够的下落
空间,以便在纸带上能够打出较多的点,有利于进行计算
4、实验时,接通电源和释放纸带的顺序怎样?
先通电源,再释放纸带
5、释放纸带
时应注意什么问题?
释放重物前,重物应
靠近打点计时器,以便能打出较多的点。拉稳纸带的上端
,确保重物由静止释放。
(1)保证纸带从静止下落
第1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
第2种方法认为加速度为g ,由于各种摩擦阻力不可 避免,所以实际加速度必 将小于g,这样将得到机械 能增加的结论,有阻力作 用机械能应该是减少的, 故这种方法也不能用
实验探究一:实验原理与操作
例:在验证机械能守恒定律的实验中,有同学按以下步骤进行实 验操作:
七、注意事项
误差来源 阻力的 影响
实验操作 不当
减小误差的措施
设法减小阻力
增大重物重力 调节打点计时器 注意释放纸带与 接通电源的顺序 选择纸带
实验注意事项
打点计时器应安装稳固,限位孔在一 竖直线上,减小纸带与限位孔间的摩 擦阻力
减小重物体积可减小空气阻力
选用密度大的重物,一般用铁块
注意将打点计时器接在低压交流电源 上,调节好振针的长度,使点迹清晰
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