单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7.9实验：验证机械能守恒定律,7.9实验：验证机械能守恒定律,1,教学目标,知识与技能,1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。,2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。,过程与方法,通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。,情感、态度与价值观,通过实验验证，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度。,【教学重点】,掌握验证机械能守恒定律的实验原理。,【教学难点】,验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。,教学目标 知识与技能,2,验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。,验证机械能守恒定律,0,1 2 3 4 5,要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近,2mm,的纸带进行测量。,用刻度尺量出从,0,点到,1,、,2,、,3,、,4,、,5,各点的距离,h,1,、,h,2,、,h,3,、,h,4,、,h,5,，利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”，算出,2,、,3,、,4,各点对应的即时速度,v,2,、,v,3,、,v,4,，验证与,2,、,3,、,4,各点对应的重力势能减少量,mgh,和动能增加量,mv,2,/2,是否相等。,验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹,3,由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使,本实验不需要测重物的质量。,由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使本实验不,4,例,1.“,验证牛顿第二定律”及“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,都要用刻度尺测位移,D,都要计算瞬时速度,AC,练习,1.,在,验证机械能守恒定律,的实验中，需直接测量的物理量是,(),A,重物的质量,B,重力加速度,C,重物下落的高度,D,与下落高度对应的重物的瞬时速度,C,例1.“验证牛顿第二定律”及“验证机械能守恒定律”这两个实验,5,例,2.,在,验证机械能守恒定律,的实验中，下列操作正确的是,(),A,先释放重物，后接通电源,B,用秒表测量重物下落的时间,C,打完一条纸带后，立即切断电源,D,每打完一条纸带，活动复写纸位置,CD,练习,2.,在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量仪器有,_,A,打点计时器,B,低压交流电源,C,秒表,D,重锤,E,铁架台和复夹,F,纸带,G,刻度尺,H,天平,ABDEFG,例2.在验证机械能守恒定律的实验中，下列操作正确的是(,6,例,3.,在下面三个力学实验中,A,验证牛顿第二定律,B,验证机械能守恒定律,C,碰撞中的动量守恒,(1),实验中要使用打点计时器的有,_,(2),实验中要求物体通过某点即时速度的有,_,(3),实验中必须用天平测物体质量的有,_,(4),实验中要用刻度尺量长度的有,_,(5),实验中需要平衡摩擦力的有,_,A B,B,A C,A B C,A,例3.在下面三个力学实验中A BBA CA B C A,7,练习,3.,在“验证机械能守恒定律”的实验中：,(1),现有器材是：打点计时器；低压电源；纸带；带夹子的重物；刻度尺；天平；导线；铁架台。其中该实验不需要的器材是,_,。,(2),实验中，要从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近,_mm,并且点迹清晰的纸带进行测量。,(3),某学生在实验中器材安装正确，操作规范，所用交流电的频率为,50Hz,，但验证结果是重物增加的动能稍小于它减少的重力势能，其主要原因是,_,。,天平,h=gt,2,/2=100.02,2,/2=0.002m=2mm,纸带受到的摩擦和空气阻力做负功,练习3.在“验证机械能守恒定律”的实验中：天平h=gt2/2,8,例,4,某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序步骤序号填在下面的线上：,_,A,断开电源，取下纸带，选出前两个点间距离接近,2mm,的纸带；,B,把纸带固定在重锤上；,C,将纸带穿过打点计时器，并把纸带上提使重锤停在靠近打点计时器的地方；,D,把打点计时器固定在放于桌边的铁架台上，并与低压交流电源相连接；,E,接通电源，同时释放纸带；,F,求出重锤重力势能的减少量,EP,和动能的增加量,EK,，比较,EP,和,EK,得出实验结论；,G,用刻度尺量出所选取的计数点到打下的第一个点,0,之间的距离,DBCEAGF,例4 某学生在验证机械能守恒定律的实验中有如下操作步骤，试,9,练习,4,在验证机械能守恒定律的实验中：,A,带重锤的纸带穿过打点计时器，用手将纸带竖直提起,B,用天平测出重锤的质量,C,把打点计时器竖直固定在铁架台上,D,把打点计时器接上低压交流电源,E,松开纸带，使重锤自由下落,F,闭合电键,G,重做几次，选出第一、二点间距离接近,2mm,，点子清晰的纸带,H,在纸带上，记下第一个点的位置,0,，并在纸带上依次选取几个点标出,0,、,1,、,2,、,3,I,计算出与各点对应的速度,V1,、,V2,和测出各点到,0,点的距离,h1,、,h2,把数据填入表格,J,算出重物运动到点,1,、,2,、,3,时减少的重力势能以及增加的动能，进行验证,在上述步骤中不必要的是,_,将必要的步骤前面的字母按合理的顺序排列出来，,_,C,、,D,、,A,、,F,、,E,、,G,、,H,、,I,、,J,B,练习4 在验证机械能守恒定律的实验中：C、D、A、F、E,10,例,5.,在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实中，,(1),若用公式,v=gt,计算瞬时速度进行验证，打点计时器所接交流的频率为,50Hz,，甲、乙两条实验纸带，应选,_,纸带为好（图）,(2),若通过测量纸带上某两点间距离来计算瞬时速度进行验证的话，设已测得点,2,到,4,点之间距离为,S,1,，点,0,到点,3,之间距离为,S,2,，打点周期为,T,，为验证自重物开始下落到打点计时器打下点,3,这段时间内机械能守恒，实验结果应满足,S,1,、,S,2,、,T,之间的关系为,_,(3),重物选取的原则应是,_,甲,S,2,=S,1,2,/(8gT,2,),重力远远大于阻力,例5.在用自由落体运动验证机械能守恒定律的实中，甲S2=S1,11,练习,5.,在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，物体从静止落下，并在纸带上打下从,0,开始的一系列的点，已知所用电源频率为,50Hz,，每打,5,个点取一个计数点，各计数点与第一个点,0,之间的距离见下表,(1),则实验所测重力加速度值为,_,；,(2),计数点,2,所对应的即时速度值为,_,；,(3),实验中是否需要测出重物质量,?_,；因为,_,9.77m/s2,197.95cm/s,不需要,实验并不需要知道动能和势能的具体数值,根据,mgh=mv,2,/2,可消去,m,练习5.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，物体从静止,12,例,6.,为了验证物体在自由下落过程中机械能是守恒的，将,m=0.5kg,的重物系上一纸带，并将纸带穿过打点计时器，当重物自由下落时，得到如图所示的记录纸带，已知打点周期,T=0.02s,（设当地的重力加速度,g=9.9m/s2,）,计算打,A,、,B,两点时重物下落的速率,VA=_,，,VB=_,以,A,、,B,两点为例，验证机械能是否守恒,?Ek=_,，,mgh=_,结论,_,1.5m/s,2.1m/s,0.54J,0.53J,在误差允许范围内机械能守恒,例6.为了验证物体在自由下落过程中机械能是守恒的，将m=0.,13,练习,6.,斜面长,100cm,，高,60cm,，某同学以质量为,400g,的小车沿斜面下滑来验证机械能守恒定律，他从记录小车运动的打点纸带上选取了,A,、,B,、,C,、,D,四个计数点，已知每相邻两点间对应的时间间隔为,0.1s,，,A,与,B,、,B,与,C,、,C,与,D,之间的距离分别为,10cm,、,15cm,、,20cm,，则小车由纸带上对应打,B,点时运动到打,C,点时，小车动能增加了,_J,，重力势能减小了,_J,实际上此过程机械能并不守恒是由于,_,，若减小斜面倾角，将使本实验的误差,_,（填“增大”、“减小”、“不变”）,增大,0.3,0.35,摩擦力对小车做了功,练习6.斜面长100cm，高60cm，某同学以质量为400g,14,例七,.,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,查得当地的重力加速度,g=9.80m/s,2,测得所用的重物的质量为,1.00kg,实验运用公式,mv,2,/2=mgh,时,从几条打上点的纸带中挑选第一第二点间的距离接近,_mm,并且点迹清楚的纸带（如图所示）进行测量，把第一个点记作,O,，另选连续的,4,个点,A,、,B,、,C,、,D,作为测量的点，经测量知道,A,、,B,、,C,、,D,各点到,O,点的距离分别,19.63cm,23.74cm,、,28.22cm,、,33.12cm,。根据以上数据，可知重物由,O,点运动到,B,点，重力势能的减少量等于,_J,，动能的增加量等于,_J,(,取,3,位有效数字,).,2,2.33,2.31,例七.在验证机械能守恒定律的实验中,已知打点计时器所用电,15,练习,7.,在重锤带动纸带自由下落，用打点计时器验证机械能守恒的实验时，打点计时器打出的纸带如下图所示重锤的质量用,m,表示，根据纸带上的数据，重锤在,B,点的动能是,_,，重锤在,E,点的动能是,_,在上述过程中，重锤重力势能变化是,_,（记数点,A,、,B,、,CF,均为相邻的打点）,2.47m(J),3.94m(J),1.48m(J),练习7.在重锤带动纸带自由下落，用打点计时器验证机械能守恒的,16,练习,8.,在验证机械能守恒定律时，将重物自由下落，纸带记录如图所示（计算结果取,2,位有效数字）,T=0.02s,图中纸带左端为与重物相连端，,0,点为重物静止时所记录的点，,ABC,三个记数点为打点计时之点，则重物下落,hB,距离时，其速度,V,B,可用计算式,V,B,=_,进行计算，根据图示数据求出,V,B,=_m/s,；重物重力势能减少量为,_,，动能增加量为,_,，两者不完全相同的原因是,_,实验中需要的测量仪器是,_,(AB+BC)/2T,1.6,1.5J,1.3J,打点计时器,刻度尺,下落过程中,重物克服摩擦和空气阻力做功,部分机械能转化为内能,练习8.在验证机械能守恒定律时，将重物自由下落，纸带记录如图,17,再见,再见,18,