高中物理 7.9实验：验证机械能守恒定律课件 新人教版必修2.ppt

(2010年高考海南卷改编)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意如图7－9－6所示： 图7－9－6 实验创新设计 例3 (1)实验步骤： ①将气垫导轨放在水平面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平； ②用游标卡尺测量挡光条的宽度为l＝9.30 mm. ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝______ cm ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已能过光电门2； ⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2； ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m. (2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式； ①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________. ②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝________. ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝________(重力加速度为g)． (3)如果ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律． 【方法总结】　气垫导轨与滑块之间靠空气接触，二者之间的摩擦很小，可以忽略不计，所以在用此装置做实验时，没有必要再平衡摩擦力了． 山东水浒书业有限公司· 优化方案系列丛书 知能优化训练 课堂互动讲练 核心要点突破 课前自主学案 第7章　机械能守恒定律 山东水浒书业有限公司· 优化方案系列丛书 知能优化训练 课堂互动讲练 核心要点突破 课前自主学案 第7章　机械能守恒定律 返回 第九节　实验：验证机械能守恒定律 课标定位 学习目标：1.掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律． 2．知道实验的原理、方法和过程． 3．会处理实验数据，并能对实验结果进行讨论及误差分析． 重点难点：实验条件的控制及数据处理． 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第九节 课前自主学案 课前自主学案 一、实验原理 1．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． 2．实验原理 (1)如图7－9－1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， 图7－9－1 二、实验器材 铁架台(带铁夹)，打点计时器，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，学生电源． 三、探究步骤 1．安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与低压交流电源相连接． 2．接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带． 3．选纸带：选取点迹较为清晰的，挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0,1,2,3…. 核心要点突破 其中，第1种方法是根据机械能守恒定律mgh＝mv2得到的，而我们的目的是验证机械能守恒定律，显然不能用． 第2种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际下落加速度必将小于g，而下落高度h是直接测量的，这样将得到机械能增加的结论，故这种方法也不能用． ②实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点． ③测量高度h时，应从起始点算起．为减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在60 cm～80 cm. 三、注意事项 1．安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，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，可使空气阻力减小． 3．实验时，应先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落． 2．系统误差：实验过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量ΔEk必定稍小于势能的减少量ΔEp.再者，交流电的频率f不是50 Hz也会带来系统误差．若f＞50 Hz，由于速度值仍按频率为50 Hz计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏小，使Ek＜Ep的误差进一步加大；根据同样的道理，若f＜50 Hz，则可能出现Ek＞Ep的结果． 课堂互动讲练 (2010年高考课标全国卷)如图7－9－3为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题： 实验器材的选取和误差分析 例1 图7－9－3