9实验：验证机械能守恒定律全解.ppt

5.某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的 打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如下图所示，O点为 重物下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点 到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取 9.8m/s2，若重物质量为1kg。 (1)打点计时器打出B点时，重物下落的速度 vB= m/s，重物的动能EkB= J。 (2)从开始下落算起，打点计时器打B点时，重物的重 力势能减小量为 J。 (3)根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重物 从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论 是 。 9 实验：验证机械能守恒定律 跳水运动员下落的过程中不计空气阻力，机械能是否守恒？怎样验证？ 小球通过“过山车模型”过程中，机械能守恒吗？如何验证呢？ 1.掌握验证机械能守恒定律的实验原理。 2.会用打点计时器打下的纸带计算瞬时速度。 （重点） 【探究一：实验情景的方案设计】 问题1：机械能守恒定律的条件是什么？ 只有重力或弹力做功 问题2：回顾以前学过的运动，哪种运动形式可以用来验证机械能守恒定律？ 自由落体运动只受重力，符合验证条件 问题3：在自由落体运动中，实验需验证的关系？ 物体的重力势能的减少量是否等于动能的增加量，若二者相等，就可以说明机械能守恒。 实验方案:利用自由落体运动下落过程中动能与势能的转化，可以验证机械能守恒定律。 ？ 打点计时器、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源等。 夹子 打点计时器 纸带 重物 ？ 铁架台 实验器材 实验步骤 1. 将打点计时器固定在铁架台上，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。 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。 4.选择合适的纸带，处理数据。 实验步骤演示 问题1：怎样测定第n个点的瞬时速度？ O n sn sn+1 dn dn+1 dn-1 测出第n个点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1 【探究二：实验中需要测量的物理量】 由公式 ，或由 算出 mgh = mv 2 1 2 gh = v 2 1 2 无需测量物体的质量 问题2：是否需要测量重物的质量？ 【探究三：实验操作中需要注意的事项】 问题1：重物下落过程中，除了重力外还受哪些阻力？ 怎样减少这些阻力对实验的影响？ 会受到空气阻力和限位孔对纸带的摩擦力的影响 ①重物应该选择小而重的（即密度比较大的）②打点计时器安装时要竖直，同时必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 问题2：在纸带上选择哪两个位置作为过程的开始和终结采集数据？ 以打在纸带上的第1个点作为开始（初速度为零） （1）若根据 来判定，则： 【互动探究】 如何判定纸带上的第一个点就是纸带刚开始下落时打下的呢？ 1 2 x = gt2 = ×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm 1 2 纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。 h 起始点 （2）若根据 来判定 【互动探究】可以回避起始点吗？（即处理纸带时可以不用到起始点吗）? Δh A B 可以，如选取A、B 两点，比较物体从A落到B的过程中： 减少的重力势能 是否等于增加的动能 问题：通过测量计算发现，动能增加量总是稍小于重力势能减少量，这是怎么回事？ 【探究四：实验误差分析】 因重物下落中势必要克服阻力做功，能转化为了内能。 其他验证方法：利用气垫导轨验证机械能守恒定律 验证机械能守恒定律 实验方法 速度测量 注意事项 中间时刻的瞬时速度与这段时间上的平均速度的数值相等 实验的结果受阻力影响重物的质量不必测量多做几次反复验证 用mgh表示重力势能的减少量 用 表示动能的增加量 比较两者是否相等 1.为进行“验证机械能守恒定律”实验，有下列器材 可选用：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、秒 表、低压直流电源、导线、电键、天平，其中不必要 的器材是___________________________;缺少的器材 是 。 秒表、天平、低压直流电源 低压交流电源、刻度尺、重物、夹子 2.(多选)“验证牛顿第二定律”与“验证机械能守恒定律”这两个实验，它们的共同之处是（ ） A．都要用打点计时器 B．都要用天平测质量 C．都要用刻